Как повысить производительность приложений Java за 9 шагов

Жизнь в цифровую эпоху – это столько же благословение, сколько и разочарование. Когда компьютеры и приложения работают без сбоев, мы склонны принимать их как должное. Но когда компьютер зависает или приложение перегружает ноутбук или мобильное устройство, низкая производительность увеличивает стресс.

Являетесь ли вы разработчиком, у которого есть доступ к исходному коду или просто конечным пользователем, пытающимся ускорить раздражающе медленное Java-приложение, у нас есть хорошие новости: есть шаги, которые вы можете предпринять, чтобы повысить производительность.

Является ли Java такой же, как JavaScript?

Короче нет; Java и JavaScript – две совершенно разные технологии. Хотя обе они являются объектно-ориентированными технологиями, Java представляет собой среду разработки, в которой программисты могут кодировать приложения, предназначенные для локального запуска в системной памяти..

JavaScript, с другой стороны, был разработан для создания веб-приложений и часто совпадает с другими веб-технологиями, такими как HTML и CSS. Сегодня мы рассмотрим лучшие способы повышения производительности приложений, написанных на Java, но не на JavaScript..

Причины низкой производительности приложения

Причины неудовлетворительного применения огромны, хотя основными причинами являются небольшие проблемы. Естественно, первые две причины – плохой дизайн и подпрограмма.

Хотя IDE и редакторы кода выделяют тесты и объекты, чтобы сделать их более читабельными, между компьютерами и людьми существует разрыв в коммуникации. При создании приложения вы будете совершать ошибки – иного пути нет.

Компьютер иногда не понимает вашего намерения. Скорее, он выполняет только те инструкции, которые ему даны. В дополнение к алгоритмическим и кодовым недостаткам, нехватка ресурсов является еще одной распространенной причиной.

Локальное оборудование, такое как циклы ОЗУ и ЦП, влияет на производительность приложения, как и другие ресурсы, такие как пропускная способность сети. Кроме того, обратите внимание, что проблемы с локальной операционной системой часто влияют на производительность приложения..

Как улучшить производительность Java-приложений – 9 шагов

Прежде чем углубляться в каждый конкретный шаг, мы хотели бы дать вам общий обзор того, как повысить производительность приложений Java, а именно:

1. Выполнить профилирование и нагрузочное тестирование – Профилирование вашего Java-приложения поможет выявить болевые точки и узкие места.
2. Очистить код и пересмотреть алгоритмы – чистый код легче поддерживать, редактировать, читать и уточнять; пересмотр ваших алгоритмов уменьшает вызовы тавтологических функций.
3. Избегайте рекурсии, когда это возможно – в некоторых случаях рекурсия является неизбежным злом, хотя ее следует использовать с осторожностью.
4. Обновление системного оборудования – низкая производительность приложения не может быть связана с плохим кодом и алгоритмами; вместо этого основная причина может быть связана с системой, в которой выполняется приложение.
5. Увеличить пропускную способность LAN и WAN – не все функции взаимодействуют с локальным оборудованием; если ваше приложение взаимодействует с удаленными системами, возможно, виновата ваша сетевая инфраструктура.
6. Привести в порядок свою операционную систему – беспорядочные операционные системы нуждаются в обслуживании, чтобы максимально эффективно запускать приложения.
7. Использование StringBuilder для повышения эффективности – строки почти неизбежны в большинстве приложений, но операция «+ =» крайне неэффективна.
8. Используйте кеширование для повышения производительности – кэширование является одним из лучших способов уменьшить избыточность экземпляров объектов и вызовов функций..
9. Пользуйся стеком кучи – стек более эффективен по отношению к системным ресурсам, поскольку он поддерживает себя и освобождает память, занимаемую недействительными объектами.

С учетом вышесказанного давайте углубимся в каждый метод, чтобы повысить производительность приложений Java..

1. Выполните профилирование и нагрузочное тестирование.

Первым шагом к повышению производительности приложений Java является определение областей для улучшения. Не зная, где самые большие проблемы, попытка ускорить приложение – все равно что бросить дротик в мишень для дротиков с завязанными глазами. К счастью, существуют программные инструменты, которые собирают данные о производительности приложений.

Первый инструмент, который мы бы порекомендовали использовать – это программа для профилирования Java. Одним из таких примеров является YourKit, это решение, которое подходит для предприятий, а также отдельных пользователей. YourKit предлагает различные лицензии, такие как корпоративные, академические, с открытым исходным кодом, и варианты на место.

Его функции включают, но не ограничиваются следующим:

• Профилирование производительности процессора
• Профилирование производительности памяти
• Обнаружение утечки памяти
• Анализ потоков и синхронизации
• Тестирование производительности сети, базы данных и ввода / вывода

Этот инструмент был разработан для использования в локальных системах, удаленных системах, проектах, находящихся в стадии разработки, и даже в программном обеспечении производства.. YourKit Однако, это не единственный качественный Java-профилировщик, и он сильно конкурирует с другими решениями, такими как EJ-технологии, который создал JProfiler.

Этот инструмент очень похож на YourKit и предоставляет опции тестирования для локальных и удаленных сеансов, автономные триггеры, сравнения снимков, отслеживание запросов (HTTP, RMI, веб-сервис, события EJB, AWT, запуск потоков и т. д.), а также создание пользовательских тестов среди многих других функций. наконец, JProfiler также имеется оборудование, потоки, телеметрия и инструменты для профилирования базы данных..

2. Очистить код и пересмотреть алгоритмы

Исходный код программного обеспечения похож на первый черновик романа – он никогда не совершенен после первой итерации и требует значительных изменений, прежде чем окончательно отработан. Прежде всего, вы должны стремиться написать чистый код, насыщенный комментариями, чтобы вы могли перемещаться по тексту и легко помнить, почему каждый объект был создан и почему каждая функция была вызвана.

Хотя поддержание чистоты вашего кода само по себе не ускорит Java-приложение, оно поможет вам более эффективно удалять ненужный код и искать слабые места и избыточность в ваших алгоритмах. Чистый код делает процесс отладки более плавным и помогает исправлять ошибки (например, утечки памяти), которые вы обнаружили после профилирования и нагрузочного тестирования вашего программного обеспечения..

3. Избегайте рекурсии, когда это возможно

Рекурсия – это базовая стратегия программирования, в которой функция вызывает себя для решения проблемы. Рекурсия не обязательно является злом, но это обоюдоострый меч. Это имеет преимущества и практическое использование. Например, рекурсия делает код чище и более компактным и уменьшает тавтологические итерации циклов и функций.

Поскольку рекурсия уменьшает сложность и объем кода, она облегчает поддержку Java-приложения. К сожалению, эти преимущества достигаются за счет производительности приложений. Вызовы рекурсии и функций являются дорогостоящими с точки зрения скорости и производительности, поскольку для них требуются функции выталкивания и выталкивания в стеке..

С другой стороны, более эффективным решением для рекурсии является цикл. Операции зацикливания могут быть сложнее для чтения и состоят из большего количества символов и исходного кода, чем рекурсии, но они предпочтительнее, когда производительность приложения должна быть максимизирована. Возможно, не всегда целесообразно вообще отказываться от рекурсии, но максимально возможное ее уменьшение поможет повысить производительность приложений Java..

4. Обновите системное оборудование

На первый взгляд может показаться, что неэффективное Java-приложение должно быть вызвано проблемой программного обеспечения. Хотя это может показаться нелогичным, основной причиной низкой производительности может быть аппаратная проблема. Независимо от того, выполняете ли вы приложение Java локально или удаленно, система, в которой запущено приложение Java, может не иметь достаточно системных ресурсов для удовлетворительного выполнения кода..

Самым простым компонентом для обновления, который обычно напрямую влияет на производительность программного обеспечения, является оперативная память. Расширяя объем памяти на вашем компьютере, вы уменьшаете вероятность того, что в системе не хватит места для хранения данных приложения, и вам придется вернуться к использованию жесткого диска в качестве импровизированной оперативной памяти. Эта практика называется файлом подкачки, и, хотя она имеет практическое применение, файлы подкачки более нежелательны для высокопроизводительных приложений, чем ОЗУ, поскольку процесс чтения и записи на жестком диске значительно медленнее.

Кроме того, если ваше Java-приложение значительно взаимодействует с жестким диском (например, приложением для резервного копирования или синхронизации данных), обновление жесткого диска может повысить производительность системы. Например, вы можете обновить диск до более высоких оборотов в минуту для ускорения процедур чтения и записи. Однако обратите внимание, что самые быстрые жесткие диски – это твердотельные накопители (твердотельные накопители), которые не содержат движущихся частей. Наконец, некоторые системы, но не все, также способны расширять процессор, хотя его не так легко обновить, как ОЗУ..

5. Увеличьте пропускную способность LAN и WAN.

Хотя локальное и серверное оборудование является ключевым компонентом приложений Java, включая веб-приложения Java, оно не является единственным потенциальным узким местом. Размещаете ли вы веб-приложения Java локально в локальной сети, в интрасети или удаленно, пропускная способность играет решающую роль в отношении доступности и производительности ваших приложений – особенно во время пиковой нагрузки.

Вообще говоря, пропускная способность ЛВС, как правило, обильна и недорога, тогда как пропускная способность WAN является дорогой и ее не хватает. Тем не менее, другой трафик локальной сети может вытеснять локальную сеть, к которой подключен сервер, на котором работают веб-приложения Java. Эта проблема может быть решена одним из двух способов.

Во-первых, вы можете обновить коммутаторы и инфраструктуру локальной сети до Gigabit Ethernet или 10Gigabit Ethernet, чтобы уменьшить перегрузку сети. В качестве альтернативы вы можете реализовать политику QoS (Quality of Service), которая устанавливает приоритет трафика на сервер и с сервера, на котором размещаются приложения Java, над другими типами трафика..

Кроме того, помимо увеличения пропускной способности глобальной сети (что может потребовать выбора другого поставщика услуг Интернета), вы можете реализовать балансировку нагрузки, чтобы лучше использовать избыточные подключения поставщика услуг Интернета. Помните, что неэффективные Java-приложения могут быть вызваны не только программными проблемами, но и перегрузкой сети..

6. Приведите в порядок вашу операционную систему

Операционные системы требуют обслуживания и обслуживания, чтобы работать с максимальной производительностью и эффективно использовать системные ресурсы. Неопрятная операционная система имеет тенденцию замедляться и чувствовать себя вялой. Например, у вас может быть много невидимых процессов, работающих в фоновом режиме, о которых вы даже не знали.

Кроме того, процедура установки многих приложений автоматически добавляет новое программное обеспечение в список приложений, которые запускаются при запуске. Эти приложения не только заставляют систему загружаться медленнее, но и потребляют жизненно важные системные ресурсы, такие как циклы ОЗУ и ЦП, которые в противном случае могли бы использоваться для запуска приложения Java..

Удаление необходимых и нежелательных процессов и приложений поможет привести в порядок вашу операционную систему, равно как и запуск очистителя реестра в системах Windows. Очиститель реестра может смягчать и устранять ошибки DLL и ошибки времени выполнения, удаляя ошибочные записи в реестре и восстанавливая структуры индекса.

Кроме того, еще одна домашняя задача, которую следует использовать экономно, – это дефрагментация жесткого диска. Со временем, когда файлы непрерывно записываются и удаляются с жесткого диска, они могут превратиться в беспорядочный беспорядок. Инструмент дефрагментации объединяет все ваши данные и переписывает их в непрерывные блоки, что сокращает время чтения информации на жестком диске..

Но будьте предупреждены: процесс дефрагментации очень сложен и обременителен для жесткого диска. Если вы дефрагментируете его ежедневно, еженедельно или даже ежемесячно, вы резко сократите срок службы вашего жесткого диска. Более разумная и практичная частота составляет два-три раза в год..

7. Используйте StringBuilder для повышения эффективности

Строки являются распространенным типом данных в подавляющем большинстве приложений – их довольно трудно избежать или игнорировать. К сожалению, конкатенация строк так же неэффективна, как и часто. Может показаться, что лучший способ объединить строки – это операция «+ =», но это чрезмерно используемая операция, которая крайне неэффективна.

Проблема в том, что операция «+ =» выделяет совершенно новую строку каждый раз, когда она используется, что может создать много избыточных и ненужных строковых данных. Хотя использование этой операции время от времени не приведет к остановке вашего Java-приложения, каждая маленькая операция складывается. Представьте, сколько раз эта неэффективность может быть увеличена в цикле?

К счастью, есть более эффективная альтернатива. StringBuilder Объект был спроектирован как эффективная альтернатива базовым операциям конкатенации. Возьмите в привычку использовать этот тип данных вместо ленивых сокращений операции «+ =», если вы хотите повысить производительность приложений Java.

8. Используйте кэширование для повышения производительности

Кэширование является одним из наиболее эффективных способов повышения эффективности Java-приложений. Основная концепция кэширования заключается в объединении нескольких вызовов и функций в один ресурс многократного использования. Хотя существует много форм кэширования, когда большинство людей употребляют слово «кэширование», первое, что приходит на ум, – это технология баз данных..

Не только данные, содержащиеся в базе данных, могут кэшироваться локально для экономии пропускной способности, но и большой объем соединений с базой данных, которые в противном случае замедляли бы работу приложения. Тем не менее, помните, что кеширование не должно быть чрезмерным. Вы можете интуитивно подумать, что все должно быть кэшировано на случай, если вам понадобится снова использовать его в ближайшем будущем. Однако вам необходимо убедиться, что данные и соединения, которые вы кэшируете, достаточно многочисленны, чтобы увидеть выигрыш в производительности..

9. Отдавайте предпочтение стеку над кучей

Для повышения производительности приложений Java храните данные в стеке, а не в куче. Почему ты спрашиваешь? Потому что он использует память более эффективно и удаляет данные, которые уже выполнили свою задачу. Стек не только более эффективно использует ресурсы, но и контролирует накладные расходы. Лучший способ превратить стек в кучу – избегать создания экземпляров классов-оболочек..

Как и при использовании рекурсии, не всегда возможно (или даже возможно) отказаться от использования класса-оболочки. Но, как правило, вы должны по умолчанию использовать примитивные типы данных, такие как «int», а не Integer. Количество прироста производительности, которое вы можете получить, используя эту тактику, зависит от множества факторов. Тем не менее, предпочтение стека является хорошим руководством для поиска пути к самому простому и эффективному Java-коду..

На рынке есть инструменты, которые помогут вам успешно обновлять Java-патчи. Одним из таких инструментов является SolarWinds Диспетчер исправлений.

Вы можете скачать полнофункциональный 30-дневная бесплатная пробная версия

Диспетчер исправлений SolarWindsСкачать 30-дневную бесплатную пробную версию

Связанный: Лучшие Инструменты Управления Патчем

Кроме того, вы должны проверить Средство мониторинга SolarWinds Java для серверов приложений с сервером & Монитор приложений улучшить производительность. Вы можете скачать полнофункциональный 30-дневная бесплатная пробная версия.

Средство мониторинга SolarWinds Java для серверов приложений с SAMDownload 30-дневная бесплатная пробная версия

Последние мысли

Если медленное, сканирующее Java-приложение вызывает у вас кровь, сделайте глубокий вдох и помните, что не стучите кулаками по клавиатуре – это только ухудшит ситуацию. Вместо этого сделайте глубокий вдох и используйте один из вышеупомянутых методов ускорения производительности приложений Java..

Если у вас есть какие-либо личные истории или анекдоты относительно ускорения Java-приложений, мы предлагаем вам прокомментировать ниже.