开篇词 | 怎样才能做好性能调优？

May 20, 2019

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开篇词 | 怎样才能做好性能调优？

2019-05-20 刘超来自北京

《Java性能调优实战》

课程介绍

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讲述：李良

时长08:53大小8.15M

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你好，我是刘超，目前在金山西山居担任技术经理，很高兴通过这个专栏，跟你一起讨论 Java 性能调优这个话题。
先给你讲个故事吧。多年前我加入了一家大型互联网公司，刚进入就以 996 标准，参与新品研发。公司业务发展急需互联网产品，因此我们的时间很紧张，4 个月新产品就上线了。
开始还算顺利，但不久后的一天晚上，系统突然就瘫痪了，重启之后，问题仍然无规律地重现。当时运维同事马上写了一个重启脚本，定时排队重启各个服务，但也只能做到“治标不治本”。
作为主力开发，我和公司的系统架构师一起排查问题。架构师轻车熟路地通过各种 Linux 命令在线上环境查看性能指标，也 dump 出日志文件，走查代码，最后定位到了问题，后面就是分析原因、制定解决方案、更新版本等一系列操作。那是我第一次深刻感受到性能调优的重要性。
后来的几年里，我又陆续参与过物流、电商、游戏支付系统的研发，这些项目都存在一个共性，就是经常会运营一些大促以及抢购类活动。活动期间，系统不仅要保证处理请求业务的严谨性，还要历经短时间内高并发的考验。我也一直处于性能调优的一线。
正所谓“实践出真知“。这些年在生产环境中遇到的事故不少，很多坑一点点踩平，就走出了一条路，这个过程中我收获了很多实打实的经验，希望能分享给更多的人，我们一起学习、交流和探讨。
关于性能调优，我先来说说的我的感受。Java 性能调优不像是学一门编程语言，无法通过直线式的思维来掌握和应用，它对于工程师的技术广度和深度都有着较高的要求。
互联网时代，一个简单的系统就囊括了应用程序、数据库、容器、操作系统、网络等技术，线上一旦出现性能问题，就可能要你协调多方面组件去进行优化，这就是技术广度；而很多性能问题呢，又隐藏得很深，可能因为一个小小的代码，也可能因为线程池的类型选择错误…可归根结底考验的还是我们对这项技术的了解程度，这就是技术深度。
显然，性能调优不是一件容易的事。但有没有什么方法能把这件事情做好呢？接下来跟你分享几点我的心得。
1. 扎实的计算机基础
我们调优的对象不是单一的应用服务，而是错综复杂的系统。应用服务的性能可能与操作系统、网络、数据库等组件相关，所以我们需要储备计算机组成原理、操作系统、网络协议以及数据库等基础知识。具体的性能问题往往还与传输、计算、存储数据等相关，那我们还需要储备数据结构、算法以及数学等基础知识。
2. 习惯透过源码了解技术本质
我身边有很多好学的同学，他们经常和我分享在一些技术论坛或者公众号上学到的技术。这个方式很好，因为论坛上边的大部分内容，都是生产者自己吸收消化后总结的知识点，能帮助我们快速获取、快速理解。但是只做到这个程度还不够，因为你缺失了自己的判断。怎么办呢？我们需要深入源码，通过分析来学习、总结一项技术的实现原理和优缺点，这样我们就能更客观地去学习一项技术，还能透过源码来学习牛人的思维方式，收获更好的编码实现方式。
3. 善于追问和总结
很多同学在使用一项技术时，只是因为这项技术好用就用了，从来不问自己：为什么这项技术可以提升系统性能？对比其他技术它好在哪儿？实现的原理又是什么呢？事实上，“知其然且知所以然”才是我们积累经验的关键。知道了一项技术背后的实现原理，我们才能在遇到性能问题时，做到触类旁通。
综合这三点心得，我也就想清楚了该怎么交付这个专栏。
在这个专栏里，我将从实战出发，精选高频性能问题，透过 Java 底层源码，提炼出优化思路和它背后的实现原理，最后形成一套“学完就能用的调优方法论”。这也是很多一线大厂对于高级工程师的要求，希望通过这个专栏帮助你快速进阶。
那这个专栏具体是怎么设计的呢？结合 Java 应用开发的知识点，我将内容分为七大模块，从上到下依次详解 Java 应用服务的每一层优化实战。
模块一，概述。为你建立两个标准。一个是性能调优标准，告诉你可以通过哪些参数去衡量系统性能；另一个是调优过程标准，带你了解通过哪些严格的调优策略，我们可以排查性能问题，从而解决问题。
模块二，Java 编程性能调优。JDK 是 Java 语言的基础库，熟悉 JDK 中各个包中的工具类，可以帮助你编写出高性能代码。这里我会从基础的数据类型讲起，涉及容器在实际应用场景中的调优，还有现在互联网系统架构中比较重要的网络通信调优。
模块三，多线程性能调优。目前大部分服务器都是多核处理器，多线程编程的应用广泛。为了保证线程的安全性，通常会用到同步锁，这会为系统埋下很多隐患；除此之外，还有多线程高并发带来的性能问题，这些都会在这个模块重点讲解。
模块四，JVM 性能监测及调优。Java 应用程序是运行在 JVM 之上的，对 JVM 进行调优可以提升系统性能。这里重点讲解 Java 对象的创建和回收、内存分配等。
模块五，设计模式调优。在架构设计中，我们经常会用到一些设计模式来优化架构设计。这里我将结合一些复杂的应用场景，分享设计优化案例。
模块六，数据库性能调优。数据库最容易成为整个系统的性能瓶颈，这里我会重点解析一些数据库的常用调优方法。
模块七，实战演练场。以上六个模块的内容，都是基于某个点的调优，现在是时候把你前面所学都调动起来了，这里我将带你进入综合性能问题高频出现的应用场景，学习整体调优方法。
纵观整个专栏，以点带面，目的就是交付给你一套“学完就用的调优方法论”，让你在遇到性能问题时，能够调动所学，触类旁通，技术水平更上一层楼。
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。这个专栏从实战中来，也希望你能应用到实战中去，最终在学习的基础上，融会贯通，补充完善，形成属于你自己的一套调优方法论。
今天的内容就到这里，期待在下一讲，和你共同开启一段新的旅程。你可以在留言区做个简单的自我介绍，聊聊你目前的工作、学习情况，以及在 Java 性能调优上的痛点，我们认识一下，也方便我后续有针对性地为你讲解。
最后，感谢你的信任，我定会全力以赴，和你一起实现完美交付。

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提建议

01 | 如何制定性能调优标准？

 写留言

精选留言(70)

言凡
2019-05-20
老师你好，我的项目上用户量少，对性能要求也不高，很难遇到性能调优的大场面。缺少实践的话，通过学习也不会有很深的感触。在这种情况下应该如何提高自己的性能调优能力呢？
作者回复: 言凡你好，你提的这个问题非常好，我相信很多童鞋都有跟你一样的问题。具体的性能调优能力确实需要一些实战历练，但在具体的后面，是我们平时积累的大量基础知识。所以说，首先要保证练好扎实的基础功，到了真实战场，这些基础能帮上你的大忙。很多大公司面试的时候，对中高级开发首先要求的也是基础。实战经验虽然是我们的短板，但平时我们也可以在很多源码上学习一些调优经验，例如锁的优化的方式，减小锁粒度是优化锁常用的方式，我们可以学习和借鉴使用，像这样的优化案例有很多。也可以通过一些渠道学习大公司的优化方案以及大神的分享优化方案，强调的是学习一种思维方式，不一定能在实际项目中应用到，但是我们能在遇到问题的时候想到优化方案。还有就是通过动手来实践，提高自己的实践能力。
共 2 条评论
47
李青
2019-05-31
首先，感谢老师的分享，使我受益匪浅。其实我在这想回答@业余草童靴在留言中的困惑个人认为性能调优分为以下步骤： 1.目前现象----》2.提出猜想------》3.验证猜想-------》4.定位到问题-------》5.解决问题分析问题难其实就对应的是第2步骤，说白了就是你提不猜想，为什么你提出猜想，那是因为你的知识面不广，基础知识不牢固。知识面不够，就导致针对现象，提不出问题。定位问题难对应第4步骤，这个的问题就是不会使用工具，我们在佐证我们的猜想时需要一些辅助工具。不会使用工具，就导致不能佐证猜想。
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作者回复: 阐述的很好，点赞！
共 3 条评论
21
业余草
2019-05-20
定位痛点，难定位，其实是不会定位，难重现。分析问题，不会分析，不知道怎么分析，不知道各数据代表什么等。解决问题，解决这个问题，可能引出另外一个问题等。
编辑回复: 期待同学能在专栏中找到这些问题的答案～
共 3 条评论
20
年年
2019-05-20
学完这个再等着波姐的翻译的《Java性能优化实践》出版，到时候两相印证美滋滋
共 3 条评论
10
luciferin
2019-05-20
跟着大佬有肉吃
9
Jimmy(陈基明)®
2019-05-20
挺好的，期待
6
钱
2019-09-07
马上又要开始双十一大促啦! 性能压测又是我来负责，性能优化的书和性能优化的事情也做过一些，订阅此专栏希望更系统的跟大牛再学习一次。问题先行，通过此专栏，我希望学习到如下知识点：第一互联网系统中各种组件的最佳性能指标大概多少第二如何开始的定位出性能瓶颈和解决性能问题第三了解老师的方法论是怎么样系统形成的目前我的认知 1：首先，老师的观点扎实的计算机基础知识，这一点非常认同也非常重要，不过这一点我认为也是最难的没有几年的刻苦努力基本办不到，我大学也是学习计算的，不过当时并没有认识到计算机组成原理、计算机操作系统原理、计算机网络原理、计算机数据库原理、计算机编译原理、数据结构与算法等等这些计算机理论基础课程的对于软件编程的作用和重要性，工作前几年也是没有高度重视，现在再补啦！没有这些，自己的瓶颈很快就到 2：性能优化的思路 2-1：首先，要清楚每个常用组件的最佳性能指标，否则根本不知道达到其性能瓶颈没，比如：数据库每秒查询最快多快，网络带宽多少，当然计算机比人快太多啦！只要人能感知到慢，那一定是慢了，而且慢的惊人 2-2：定位性能瓶颈，这一步最难最关键，唯有扎实的计算机基本功加丰富的性能调优经验才能容易一段，首先，需要清楚一个服务有多少个环节，然后推测每个环节存在性能瓶颈的概率，然后按照概率大小去监控验证一下，基本功越好经验越丰富判断就越准确 2-3：如果做到了第二步，问题基本解决了，定位到问题可以认为就解决了一半的问题，有时是解决的80%的问题 2-4：优化性能的思路，让干的快的全干，如果做不到让干的快的多干，如果还做不到，看看是否能通过巧妙的逻辑少干一些活，如果还做不到，那证明已到性能最佳值，只能增加人手扩机器啦 2-5：复盘，归纳总结，避免一个坑了掉进去两次
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作者回复: 👍
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何何何何何少侠
2019-05-20
希望老师后面的课程能够更多的注重于实际业务场景而不只是理论
作者回复: 少侠你好，本次专栏第一个模块主要是给大家熟悉性能调优的一些指标和策略，后面的模块中，每一讲都是通过实际场景来讲解具体的调优。
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Mr.J
2019-05-22
老师您好，我是做Android开发的，Java后台服务开发只是最近项目接触到一些，用的是Springboot，springcloud，对于性能调优这块，首先我们的项目用户量很少，针对一些厂家定制项目，用户量小到出了问题可以停下来让你解决的地步，而且我也是刚接触后端这块，本身后端的很多开发知识要学，现在看到这个感觉很有用，也一边学开发一边学调优吧，也许能从摇篮中扼杀bug，对于我这种情况，老师您在学习的过程中有什么建议吗？
作者回复: 我总结下我过往的经历，我觉得打好基础功底，多动手实践是最重要的，其他的没有特别的建议。希望能帮助到你。
共 2 条评论
4
猫头鹰爱拿铁
2019-05-20
对性能调优所说的要扎实的计算机基础实在是太认同了。之前也做过类似的事，不过涉及的不复杂，是个单体应用，在开始性能调优的时候首先要对应用的性能进行监控获知瓶颈在哪，这就涉及到磁盘、网络、内存、cpu以及数据库不仅仅是jvm这块。然后再从这些数据里面抽丝剥茧等去找问题。
编辑回复: 英雄所见略同～😎
4
slofish
2020-09-30
这个专栏，这是我第三遍拜读，一本好书，我觉得至少读3-5遍，每次感觉肯定不一样，希望这次更上一层楼，也非常感谢老师的分享。我是一位测试开发工程师，在做性能测试方向，我希望自己可以：选择工具、性能监控、监控指标、定位瓶颈、瓶颈调优。本专栏可以为我定位瓶颈、瓶颈调优提供丰富的建议。
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小田
2020-02-27
# 摘要 1. 能力要求：深度、广度 2. 学习方法：cs基础、追问和总结、源码 3. 课程设计思路：高频问题、源码-思路和实现、方法论
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GEEK_jahen
2019-08-22
没有接触具体的调优过，虽然这些方面专业基础课都有学过，看专栏也体会到调优涉及的面很多。我就对学习过程做点预想吧：1)建立CPU、网络、磁盘等方面的性能指标，梳理理解指标的高低代表的含义；2)如何查看这些指标，也即熟练掌握性能分析工具；3)专栏最重要的是经验，由经验建立的系统的调优知识网络很重要；4)经验来自实践，希望专栏能提供案例，如何抽丝剥茧的综合调优的过程。 1)2)学习中会用笔记单篇记录，并计划整理一份cheat sheet，3)计划用知识导图梳理
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作者回复: 这个学习过程非常棒
3
linqw
2019-07-09
买了很久今天才开始看，最近自己也在分析java并发包的源码https://juejin.im/user/5bd8718051882528382d8728/posts，老师有空帮忙看下哦，感觉学技术得自己多看源码，才能知道如何正确的使用，才能在特定的业务中采用对应的技术，不然很多东西只是看别人的总结，很多都很难深入，比如为什么要使用这项技术，才能做到心中有底。不管是学技术，还是其他，感觉先从宏观进行理解，再每个点进行突破，看源码，从今天开始跟着刘超老师学习调优的正确方式
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沉默王二
2020-10-13
这个专栏我认为是目前我看到最有质量的一个。
共 1 条评论
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2020-03-16
总的概诉，学习优化的四维
1
ātma-grāha(harr...
2019-06-19
公司是做电商的，用户量大概是百万级别的，我是刚毕业的主要接触的是逻辑代码，怎么才能继续提升自己？
作者回复: 要有恒心、有耐心的学习，多动手实践，可以阅读一些框架类的实现源码，有不懂的多向老前辈提问
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SlamDunk
2019-06-07
做业务开发，经历过的性能优化最蛋疼的两种:1.压力测试过程中发现内存泄露。2.业务代码质量差稍显混乱，服务响应时间太长，优化时还要小心翼翼保持原业务逻辑。
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iusugar
2019-05-22
老师好，我是一名大三学生，现在就一心想提高java方面的技术。没接触过公司的实战项目，学这个专栏会不会太早了？
作者回复: 这位同学，你好。我印象中大三基本完成了基础理论课程，对于软件基础应该没有问题了。如果对Java已经有一定的了解，我相信理解消化这个专栏也不难。这个专栏大部分是理论结合实战，基础知识比较多，而且里面贯穿了一些方法论，希望帮助你获得方法论，真正获取到解决问题的能力。
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胖妞
2019-05-22
平常开发的时候压根就没有进行过系统调优，平常开发只要没bug就感觉完事，可是，这样的开发总感觉停留在表象！而且，日常开发也基本没有用过jdk自带的工具进行bug处理，linux系统下开发部署，只要满足不报错就行！遇到服务器报broken pipe都不知道咋处理！希望这个课程能给我一些收获！
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