入门」全方位盘点和总结调优技术专题指南

Posted 2023-01-22

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了入门」全方位盘点和总结调优技术专题指南相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

专题⽬标

本系列专题的目标是希望可以帮助读者们系统和全访问掌握应⽤系统调优的思路与方案以及相关的调优工具的使用，虽然未必会覆盖目前的所有的问题场景，但是还是提供了较为丰富的案例和调优理论，会帮助大家打开思维去⽀撑系统服务体系优化能力。

适合人员

Java相关的开发人员、系统架构师、数据库DB人员以及运维人员等。

什么是调优

调优手段就是让计算机的硬件或软件在正常地⼯作基础上，非常出色的发挥其应有的性能，并且将所承担的负担降低到最低的技术手段。在Java应用服务体系中有大致可以分为5个维度的调优方向。

调优技术的五个维度

应⽤⾃身的调优
运⾏环境的调优（JVM的调优）
存储上的调优（数据库的调优）
操作系统的调优
架构上的调优

如下图所示。

【Java应用服务体系】「序章入门」全方位盘点和总结调优技术专题指南

一般从上到下系统优化的层面成本越来越高，而从下到上系统优化层面的成本越来月底，而且难度也适当下降，建议自下而上的去进行调优规划。

调优技术的四条准则

借助监控预防问题、发现问题，监控 + 告警

采用监控和预防的手段去实现提前发现问题：zabbix、promethus等等

借助⼯具定位问题

问题排查工具使用机制

定期复盘，防⽌同类问题再现

定期进行排查和复盘相关的代码问题，加深我们对问题的印象以及防止问题再次发生

定好规范，⼀定程度上规避问题

制定标准规范，约束问题的发生。

调优的原则

有问题，解决问题。not broken, dont fix.

应⽤调优

应⽤调优-⼯具篇

⼯具旨在帮助我们快速找到应⽤的性能瓶颈。
⽇志分析⼯具⽐较与分析
ELK、GrayLog、SLSLog...
ELK搭建与使⽤
现场演示
调⽤链跟踪⼯具与对⽐
Skywalking、Sleuth + Zipkin、Jaeger...
Skywalking快速发现性能瓶颈

应⽤调优常⽤技巧-池化技术-对象池

通过复⽤对象，减少对象创建、垃圾回收的开销

适⽤场景

维护⼀些很⼤、创建很慢的对象，提升性能
缺点：有学习成本、增加了代码的复杂度

对象池框架

Apache Commons-Pool2

官⽹：https://commons.apache.org/proper/commons-pool
GitHub：https://github.com/apache/commons-pool

Commons-Pool2详解

两⼤类对象池：ObjectPool & KeyedObjectPool

ObjectPool

实现类如下，其中，最重要、功能最强、使⽤最⼴泛的GenericObjectPool，这个对象池⾮常的强⼤，它⽐较的通⽤，⽽且封装得也⾮常完备。

BaseObjectPool：抽象类，⽤来扩展⾃⼰的对象池
ErodingObjectPool：“腐蚀”对象池，代理⼀个对象池，并基于factor参数，为其添加“腐蚀”⾏为。归还的对象被腐蚀后，将会丢弃，⽽不是添加到空闲容量中。
GenericObjectPool：⼀个可配置的通⽤对象池实现。
ProxiedObjectPool：代理⼀个其他的对象池，并基于动态代理(⽀持JDK代理和CGLib代理)，返回⼀个代理后的对象。该对象池主要⽤来增强对池化对象的控制，⽐如防⽌在归还该对象后，还继续使⽤该对象等。
SoftReferenceObjectPool：基于软引⽤的对象池
SynchronizedObjectPool：代理⼀个其他对象池，并为其提供线程安全的能⼒。

核⼼API如下

borrowObject() 从对象池中借对象
returnObject() 将对象归还到对象池
invalidateObject() 失效⼀个对象
addObject() 增加⼀个空闲对象，该⽅法适⽤于使⽤空闲对象预加载对象池
clear() 清空空闲的所有对象，并释放相关资源
close() 关闭对象池，并释放相关资源
getNumIdle() 获得空闲的对象数量
getNumActive() 获得被借出对象数量

KeyedObjectPool

这种对象池和ObjectPool的区别在于，它是通过key找对象的，从设计上来看和ObjectPool没什么区别。实现类如下，使⽤最⼴的是GenericKeyedObjectPool。

ErodingKeyedObjectPool 类似ErodingObjectPool
GenericKeyedObjectPool 类似GenericObjectPool
ProxiedKeyedObjectPool 类似ProxiedObjectPool
SynchronizedKeyedObjectPool 类似SynchronizedObjectPool

使⽤

new GenericObjectPool(PooledObjectFactory<T> factory)
new GenericObjectPool(PooledObjectFactory<T> factory, GenericObjectPoolConfig<T> config)
new GenericObjectPool(PooledObjectFactory<T> factory, GenericObjectPoolConfig<T> config, AbandonedConfig abando
nedConfig)

最重要的参数是PooledObjectFactory，⼀般来说，⼯⼚是需要我们⾃⼰根据业务需求去实现的。它是⽤来创建对象的，这其实就是设计模式⾥⾯的⼯⼚模式。

⽬前PooledObjectFactory有两个实现类。

BasePooledObjectFactory：抽象类，⽤于扩展⾃⼰的PooledObjectFactory
PoolUtils.SynchronizedPooledObjectFactory：内部类，代理⼀个其他的PooledObjectFactory，实现线程同步，⽤ PoolUtils.synchronizedPooledFactory() 创建

Factory核⼼⽅法：

makeObject 创建⼀个对象实例，并将其包装成⼀个PooledObject
destroyObject 销毁对象
validateObject 校验对象，确保对象池返回的对象是OK的
activateObject 重新初始化对象
passivateObject 取消初始化对象。GenericObjectPool的addIdleObject、returnObject、evict调⽤该⽅法。

Commons-Pool2总体分析

ObjectPool：对象池，最核⼼：GenericObjectPool、 GenericKeyedObjectPool。
Factory：创建&管理PooledObject，⼀般要⾃⼰扩展
PooledObject：包装原有的对象，从⽽让对象池管理，⼀般⽤DefaultPooledObject即可

Factory示例

class MyPooledObjectFactory implements PooledObjectFactory<Model>  
   public static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(MyPooledObjectFactory.class); 
   @Override
   public PooledObject<Model> makeObject() throws Exception 
      DefaultPooledObject<Model> object = new DefaultPooledObject<>(new Model(1, "S")); 
      LOGGER.info("makeObject..state = ", object.getState());
      return object; 
   
  @Override
  public void destroyObject(PooledObject p) throws Exception
      LOGGER.info("destroyObject..state = ", object.getState());
   
  @Override
  public boolean validateObject(PooledObject p) 
      LOGGER.info("validateObject..state = ", object.getState());
      return true;
   
  @Override
  public void activateObject(PooledObject p) throws Exception
    LOGGER.info("activateObject..state = ", p.getState());
   
@Override
  public void passivateObject(PooledObject p) 
      LOGGER.info("passivateObject..state = ", object.getState());
      return true;

所有操作面向的都是PooledObject这个参数，makeObject返回的是PooledObject，其他API为什么操作的也是 PooledObject，⽽不是直接操作我们创建的对象呢？

这其实也是commons-pool设计巧妙之处。Pooledobject可以对原始对象进⾏包装，从⽽被对象池管理。⽬前 pooledobject有两个实现类：

DefaultPooledObject：包装原始对象，实现监控(例如创建时间、使⽤时间等)、状态跟踪等
PooledSoftReference：封装了DefaultPooledObject，⽤来和SoftReferenceObjectPool配合使⽤。

DefaultPooledObject定义了对象的若⼲种状态

IDLE 对象在队列中，并空闲。
ALLOCATED 使⽤中(即出借中)
EVICTION 对象当在队列中，正在进⾏驱逐测试
EVICTION_RETURN_TO_HEAD 对象驱逐测试通过后，放回到队列头部
VALIDATION 对象当前在队列中，空闲校验中
VALIDATION_PREALLOCATED 对象当前不在队列中，出借前校验中 VALIDATION_RETURN_TO_HEAD 对象当前不在队列中，校验通过后放回头部 INVALID 对象失效，驱逐测试失败、校验失败、对象销毁，都会将对象置为 INVALID。
ABANDONED 放逐中，如果对象上次使⽤时间超过removeAbandonedTimeout的配置，则将其标记为ABANDONED。标记为ABANDONED的对象即将变成 INVALID。
RETURNING 对象归还池中。