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00 Java 性能优化,是进阶高级架构师的炼金石

你好,我是李国。作为《Java 性能优化与面试 21 讲》这个课程的作者,我先来简单介绍下自己。

我曾任京东金融、陌陌科技高级架构师,工作期间,我接触的都是比较底层的中间件和操作系统,涉及大量高并发场景下的调优工作,比如缓存优化、多线程优化、JVM 调优等。因此,我在高并发下的性能优化方面积累了丰富的实践经验,同时积累了一套自己独有的优化思路和优化技巧。我曾经优化过一个运行缓慢的复杂业务,单机 QPS 由原来的 2k/s 提升到了 2w/s,整个集群 QPS 达到近 100w/s。

随着互联网的发展,高可靠、高并发以及降本增效,已成为各大公司面临的现实挑战,性能优化需求愈发迫切,大到分布式系统,小到代码块的算法优化,都已经成为你日常工作中必须要面对的事情。对于开发者而言,性能优化也从加分项变为一个热门技能,缺乏相关知识将很难在面试或工作中脱颖而出。

性能优化有哪些困扰

但是作为过来人,我发现很多学习者和实践者在 Java 性能优化上面临着很多的困扰,比如:

  • 工作场景中遇到“性能优化”难题,往往只能靠盲猜和感觉,用临时性的补救措施去掩盖,看似解决了问题,但下次同样的问题又会发作,原因则是缺乏方法论、思路的指引,以及工具支持
  • 能力修炼中,由于常年接触 CRUD,缺乏高并发这一实践环境,对“性能优化”只能通过理论知识进行想象,无法认识其在工作实战中的真实面目和实操过程
  • 职场晋升中,只管功能开发,不了解组件设计原理,缺少深入地思考与总结,无法完成高并发、高性能系统设计这类高阶工作,难以在工作中大展拳脚,而有挑战的工作往往留给有准备的人。

总之,一旦遇到“性能优化”问题,很少人能够由点及面逆向分析,最终找到瓶颈点和优化方法,而性能优化是软件工程的深水区,也是衡量一个程序员能力高低的标准。

进行 Java 性能优化的关键

俗话说,知己知彼百战百胜,想要克服“性能优化”这一难题,先要了解性能优化的特点,并抓住其关键和本质。

作为面试必考内容,很多应聘者反映说面试官的一些问题会让其陷入模棱两可的境地,不知如何作答,比如很多人就搞不懂缓冲与缓存的区别。这种问题的答案,只能靠体系化的整理,依靠零零散散的知识是行不通的。你需要具备触类旁通的能力,才能对面试的散点知识既有深度又有广度地做进一步升华,才会让面试官眼前一亮。

性能优化是个系统性工程,对工程师的技术广度和深度都有要求。它不仅需要你精通编程语言,还需要深刻理解操作系统、JVM 以及框架原理的相互作用关系,需要你多维度、全方面地去分析排查。

此外,很多人能够遇到问题解决问题,但救火式治理只能临时补救表面问题,无法真正找出病灶,这次的解决只是为下次发作埋下了伏笔。事实上,很多性能问题往往隐藏的很深,比如,spring-aop 所引起的性能问题就比较难以排查。

再比如,有人细致到会关注 switch 语句速度快还是 if 语句快,但并不能真正解决性能问题。原因是什么呢?他虽然做了“性能优化”这个动作,但思路方向却错了。这种极细微级别的优化对性能提升的影响面是很小的;而且,细节上极度地追求性能,反而会把代码写得晦涩难懂,难以维护,导致最后舍本逐末。其实,性能优化更多要求我们关注整体效果,兼顾可靠性、扩展性,以及极端的异常场景,这样才能体现性能优化的价值

实践比理论重要。性能优化并不是对固定、单一场景的优化,场景不同,方法也会不同。比如,如果你的业务是串行的,耗时很长,就不能简单地通过增加 CPU 资源进行性能提升;如果你的业务是并行的,也不能钻牛角尖地优化每一行代码,要照顾各个资源的协调,对短板着重进行优化,以便达到最优效果。

在过去你面临以上情况时,可能会仅凭感觉入手,或者先动手才思考,无法发现抓住本质,但在本课程中,我会向你讲解正确的思路,让你进行性能优化时有理可依。

课程设计

在这个课程中,我汇总了 Java 性能优化的经典案例,结合大量代码示例,尽力为你还原真实的业务场景。

课程分为 5 个模块,共 21 篇,我将从理论分析、工具支持、案例与面试点,以及 JVM 优化四大方面展开系统讲解:

  • 模块一:理论分析,针对平常对性能优化的盲猜问题,我们会首先讲解大量的衡量指标,然后以此为依据,盘点一下常用的优化方法,包括业务优化、复用优化、计算优化、结果集优化、资源冲突优化、算法优化、高效实现等方面。学完后,你将会了解如何描述性能,并对性能优化有个整体的印象。
  • 模块二:工具支持,工欲善其事,必先利其器。此部分将介绍一些评估操作系统设备性能的工具,包含大量实用的命令行解析;还会介绍 Java 中最有效的基准测试工具 JMH,以及一些监测 JVM 性能的应用。本模块的目的,是为大家提供一些测量性能的工具,为实践环节做准备。
  • 模块三:实战案例与高频面试点,该模块为课程的主要内容,结合之前模块的理论分析和工具支持,通过海量实战案例,深入专项性能场景,并将每个场景下的高频面试点逐一击破,点拨调优思路,目标是能够做到举一反三,在遇到相似的性能问题时,能够快速想到合适的切入点进行优化。
  • 模块四:JVM 优化,该模块对系统的性能提升是巨大的。本部分主要介绍垃圾回收的一些基本知识,看一下 JIT 在性能提升上所做的文章;最后列举了一些常见的优化参数,以及对编码方面的要求。学完本模块,你将掌握和 JVM 相关的常见优化措施。
  • 模块五:特别放送,最后,针对工作中最常用的服务和框架,我想和你介绍一个 SpringBoot 服务的优化案例,涵盖 Tomcat、Undertow、JVM、网络等场景,同时再进行优化方法和求职面经总结,希望以一个全局的案例,帮助你掌握从系统层到应用层的整个优化技巧。

你将收获

建立完整的性能优化知识体系。你可以系统地学习相关知识,而不是碎片化获取,基础理论实用性强,直入主题,让你在工作实战时有理可依,有据可循

能够对线上应用输出优化思路。掌握各种实战排查工具,并灵活应用,定位至应用中的症结瓶颈点,并输出优化思路方案。正确的方法比努力更重要,有了正确的思路方法,才能在实际工作中避免跑偏,避免把大力气花在一些细枝末节上。我还会分享大量的操作系统方面的知识,让你对应用性能有更好的评测。

收获海量实战经验分享。作为这门课最硬核内容,我将从流行的中间件介绍到常用的工具类,再到 JDK 中的知识点,用实战分析和经验分享高度还原真实的业务场景,带你了解性能优化的全过程。

获得面试 Offer 收割利器。本课程的大多数案例,都是 Java 面试题的重灾区,我将直接指出高频考点,让你既能在整体上对性能优化提供建议,也能深入细节进行针对性优化。

讲师寄语

最后,性能优化既是工程师们进阶的“拦路虎”,也可以是你能力的炼金石。希望这个专栏可以让 这个非常难啃的老大难问题,变得“平易近人”“通俗易懂”“一点就通”,希望可以让你体会到“哦,原来如此简单!”的感觉,体会到久违的学习的快乐,并能学有所用。

另外,我去年就与拉勾教育平台合作了[《深入浅出 Java 虚拟机》(已完结)]课程,用户口碑还不错,Java 虚拟机这门课可作为 Java 性能优化课程的一个补充,我也推荐你去学习了解。

Java 性能优化对知识广度和知识深度都有比较高的要求,让我们掌握性能调优的思路,多多实践,使自己的编码水平更上层楼。