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代碼優(yōu)化:山東網(wǎng)站建設(shè)的業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)代碼主要部署在應(yīng)用服務(wù)器上,需要處理復(fù)雜的并發(fā)事務(wù).合理優(yōu)化業(yè)務(wù)代碼,可以很好地改善網(wǎng)站性能.不同編程語言的代碼優(yōu)化手段有很多,這里我們概要地關(guān)注比較重要的幾個方面.

1．多線程

多用戶并發(fā)訪問是網(wǎng)站的基本需求，大型網(wǎng)站的并發(fā)用戶數(shù)會達(dá)到數(shù)萬，單臺服務(wù)器的并發(fā)用戶也會達(dá)到數(shù)百。CGI編程時代，每個用戶請求都會創(chuàng)建一個獨立的系統(tǒng)進(jìn)程去處理。由于線程比進(jìn)程更輕量，更少占有系統(tǒng)資源，切換代價更小，所以目前主要的Web應(yīng)用服務(wù)器都采用多線程的方式響應(yīng)并發(fā)用戶請求，因此網(wǎng)站開發(fā)天然就是多線程編程。從資源利用的角度看，使用多線程的原因主要有兩個：IO阻塞與多CPU。當(dāng)前線程進(jìn)行IO處理的時候，會被阻塞釋放CPU以等待IO操作完成，由于IO操作（不管是磁盤IO還是網(wǎng)絡(luò)IO）通常都需要較長的時間，這時CPU可以調(diào)度其他的線程進(jìn)行處理。前面我們提到，理想的系統(tǒng)Load是既沒有進(jìn)程（線程）等待也沒有CPU空閑，利用多線程IO阻塞與執(zhí)行交替進(jìn)行，可大限度地利用CPU資源。使用多線程的另一個原因是服務(wù)器有多個CPU，在這個連手機都有四核CPU的時代，除了低配置的虛擬機，一般數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器至少16核CPU，要想大限度地使用這些CPU，必須啟動多線程。網(wǎng)站的應(yīng)用程序一般都被Web服務(wù)器容器管理，用戶請求的多線程也通常被Web服務(wù)器容器管理，但不管是Web容器管理的線程，還是應(yīng)用程序自己創(chuàng)建的線程，一臺服務(wù)器上啟動多少線程合適呢？假設(shè)服務(wù)器上執(zhí)行的都是相同類型任務(wù)，針對該類任務(wù)啟動的線程數(shù)有個簡化的估算公式可供參考：啟動線程數(shù)＝［任務(wù)執(zhí)行時間/（任務(wù)執(zhí)行時間（IO等待時間）］］CPU內(nèi)核數(shù)佳啟動線程數(shù)和CPU內(nèi)核數(shù)量成正比，和IO阻塞時間成反比。如果任務(wù)都是CPU計算型任務(wù)，那么線程數(shù)多不超過CPU內(nèi)核數(shù)，因為啟動再多線程，CPU也來不及調(diào)度；相反如果是任務(wù)需要等待磁盤操作，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)，那么多啟動線程有助于提高任務(wù)并發(fā)度，提高系統(tǒng)吞吐能力，改善系統(tǒng)性能。多線程編程一個需要注意的問題是線程安全問題，即多線程并發(fā)對某個資源進(jìn)行修改，導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂。這也是缺乏經(jīng)驗的網(wǎng)站工程師容易犯錯的地方，而線程安全Bug又難以測試和重現(xiàn)，網(wǎng)站故障中，許多所謂偶然發(fā)生的“靈異事件”都和多線程并發(fā)問題有關(guān)。對網(wǎng)站而言，不管有沒有進(jìn)行多線程編程，工程師寫的每一行代碼都會被多線程執(zhí)行，因為用戶請求是并發(fā)提交的，也就是說，所有的資源——對象、內(nèi)存、文件、數(shù)據(jù)庫，乃至另一個線程都可能被多線程并發(fā)訪問。編程上，解決線程安全的主要手段有如下幾點。將對象設(shè)計為無狀態(tài)對象：所謂無狀態(tài)對象是指對象本身不存儲狀態(tài)信息（對象無成員變量，或者成員變量也是無狀態(tài)對象），這樣多線程并發(fā)訪問的時候就不會出現(xiàn)狀態(tài)不一致，Java Web開發(fā)中常用的Servlet對象就設(shè)計為無狀態(tài)對象，可以被應(yīng)用服務(wù)器多線程并發(fā)調(diào)用處理用戶請求。而Web開發(fā)中常用的貧血模型對象都是些無狀態(tài)對象。不過從面向?qū)ο笤O(shè)計的角度看，無狀態(tài)對象是一種不良設(shè)計。使用局部對象：即在方法內(nèi)部創(chuàng)建對象，這些對象會被每個進(jìn)入該方法的線程創(chuàng)建，除非程序有意識地將這些對象傳遞給其他線程，否則不會出現(xiàn)對象被多線程并發(fā)訪問的情形。并發(fā)訪問資源時使用鎖：即多線程訪問資源的時候，通過鎖的方式使多線程并發(fā)操作轉(zhuǎn)化為順序操作，從而避免資源被并發(fā)修改。隨著操作系統(tǒng)和編程語言的進(jìn)步，出現(xiàn)各種輕量級鎖，使得運行期線程獲取鎖和釋放鎖的代價都變得更小，但是鎖導(dǎo)致線程同步順序執(zhí)行，可能會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

2．資源復(fù)用系統(tǒng)運行時，要盡量減少那些開銷很大的系統(tǒng)資源的創(chuàng)建和銷毀，比如數(shù)據(jù)庫連接、網(wǎng)絡(luò)通信連接、線程、復(fù)雜對象等。從編程角度，資源復(fù)用主要有兩種模式：單例（Singleton）和對象池（Object Pool）。單例雖然是GoF經(jīng)典設(shè)計模式中較多被詬病的一個模式，但由于目前Web開發(fā)中主要使用貧血模式，從Service到Dao都是些無狀態(tài)對象，無需重復(fù)創(chuàng)建，使用單例模式也就自然而然了。事實上，Java開發(fā)常用的對象容器Spring默認(rèn)構(gòu)造的對象都是單例（需要注意的是Spring的單例是Spring容器管理的單例，而不是用單例模式構(gòu)造的單例）。對象池模式通過復(fù)用對象實例，減少對象創(chuàng)建和資源消耗。對于數(shù)據(jù)庫連接對象，每次創(chuàng)建連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)端都需要創(chuàng)建專門的資源以應(yīng)對，因此頻繁創(chuàng)建關(guān)閉數(shù)據(jù)庫連接，對數(shù)據(jù)庫服務(wù)器而言是災(zāi)難性的，同時頻繁創(chuàng)建關(guān)閉連接也需要花費較長的時間。因此在實踐中，應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)庫連接基本都使用連接池（Connection Pool）的方式。數(shù)據(jù)庫連接對象創(chuàng)建好以后，將連接對象放入對象池容器中，應(yīng)用程序要連接的時候，就從對象池中獲取一個空閑的連接使用，使用完畢再將該對象歸還到對象池中即可，不需要創(chuàng)建新的連接。前面說過，對于每個Web請求（HTTP Request），Web應(yīng)用服務(wù)器都需要創(chuàng)建網(wǎng)站一個獨立的線程去處理，這方面，應(yīng)用服務(wù)器也采用線程池（Thread Pool）的方式。這些所謂的連接池、線程池，本質(zhì)上都是對象池，即連接、線程都是對象，池管理方式也基本相同。

3．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)早期關(guān)于程序的一個定義是，程序就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)早算法，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對于編程的重要性不言而喻。在不同場景中合理使用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，靈活組合各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)改善數(shù)據(jù)讀寫和計算特性可極大優(yōu)化程序的性能。前面緩存部分已經(jīng)描述過Hash表的基本原理，Hash表的讀寫性能在很大程度上依賴HashCode的隨機性，即HashCode越隨機散列，Hash表的沖突就越少，讀寫性能也就越高，目前比較好的字符串Hash散列算法有Time33算法，即對字符串逐字符迭代乘以33，求得Hash值，算法原型為：hash（i）＝ hash（i 1）* 33 ＋ str[i]Time33雖然可以較好地解決沖突，但是有可能相似字符串的HashCode也比較接近，如字符串“AA”的HashCode是2210，字符串“AB”的HashCode是2211。這在某些應(yīng)用場景是不能接受的，這種情況下，一個可行的方案是對字符串取信息指紋，再對信息指紋求HashCode，由于字符串微小的變化就可以引起信息指紋的巨大不同，因此可以獲得較好的隨機散列.通過MD5計算HashCode4．垃圾回收如果Web應(yīng)用運行在JVM等具有垃圾回收功能的環(huán)境中，那么垃圾回收可能會對系統(tǒng)的性能特性產(chǎn)生巨大影響。理解垃圾回收機制有助于程序優(yōu)化和參數(shù)調(diào)優(yōu)，以及編寫內(nèi)存安全的代碼。以JVM為例，其內(nèi)存主要可劃分為堆（heap）和堆棧（stack）。堆棧用于存儲線程上下文信息，如方法參數(shù)、局部變量等。

堆則是存儲對象的內(nèi)存空間，對象的創(chuàng)建和釋放、垃圾回收就在這里進(jìn)行。通過對對象生命周期的觀察，發(fā)現(xiàn)大部分對象的生命周期都極其短暫，這部分對象產(chǎn)生的垃圾應(yīng)該被更快地收集，以釋放內(nèi)存，這就是JVM分代垃圾回收.JVM分代垃圾回收機制在JVM分代垃圾回收機制中，將應(yīng)用程序可用的堆空間分為年輕代（Young Generation）和年老代（Old Generation），又將年輕代分為Eden區(qū)（Eden Space）、From區(qū)和To區(qū)，新建對象總是在Eden區(qū)中被創(chuàng)建，當(dāng)Eden區(qū)空間已滿，就觸發(fā)一次Young GC（Garbage Collection，垃圾回收），將還被使用的對象復(fù)制到From區(qū)，這樣整個Eden區(qū)都是未被使用的空間，可供繼續(xù)創(chuàng)建對象，當(dāng)Eden區(qū)再次用完，再觸發(fā)一次Young GC，將Eden區(qū)和From區(qū)還在被使用的對象復(fù)制到To區(qū)，下一次Young GC則是將Eden區(qū)和To區(qū)還被使用的對象復(fù)制到From區(qū)。因此，經(jīng)過多次Young GC，某些對象會在From區(qū)和To區(qū)多次復(fù)制