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最近不少運(yùn)營(yíng)同事找到我說：咱們的數(shù)據(jù)校對(duì)系統(tǒng)越來越慢了，要過很久才會(huì)顯示出校對(duì)結(jié)果，你能不能快速優(yōu)化一下呢?我：好的，我先了解下業(yè)務(wù)，后續(xù)優(yōu)化下。

優(yōu)化背景

由于這個(gè)數(shù)據(jù)校對(duì)系統(tǒng)最初不是我開發(fā)的，我了解了下數(shù)據(jù)校對(duì)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)，整體來說，數(shù)據(jù)校對(duì)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)還是比較簡(jiǎn)單的。用戶通過商城提交訂單后，會(huì)在訂單微服務(wù)中生成訂單信息，保存在訂單數(shù)據(jù)庫(kù)中。訂單微服務(wù)會(huì)調(diào)用庫(kù)存微服務(wù)的接口，扣減商品的庫(kù)存數(shù)量，并且會(huì)將每筆訂單扣減庫(kù)存的記錄保存在庫(kù)存數(shù)據(jù)庫(kù)中。為了防止用戶提交訂單后沒有扣減庫(kù)存，或者重復(fù)扣減庫(kù)存，數(shù)據(jù)校對(duì)系統(tǒng)每天會(huì)校驗(yàn)訂單中提交的商品數(shù)量與扣減的庫(kù)存數(shù)量是否一致，并且會(huì)將校對(duì)的結(jié)果信息保存到數(shù)據(jù)校對(duì)信息表中。

數(shù)據(jù)校對(duì)系統(tǒng)的總體流程為：先查詢訂單記錄，然后在查詢庫(kù)存的扣減記錄，然后對(duì)比訂單和庫(kù)存扣減記錄，然后將校對(duì)的結(jié)果信息保存到數(shù)據(jù)校對(duì)信息表中，整體流程如下所示。

為了能夠讓大家更好的了解數(shù)據(jù)校對(duì)系統(tǒng)對(duì)于訂單和庫(kù)存的校對(duì)業(yè)務(wù)，我將代碼精簡(jiǎn)了下，核心業(yè)務(wù)邏輯代碼如下所示。

//檢測(cè)是否存在未對(duì)賬訂單 
checkOrders = checkOrders(); 
while(checkOrders != null){ 
    //查詢未校對(duì)的訂單信息 
    hasNoOrders = getHasNoOrders(); 
    //查詢未校對(duì)的庫(kù)存記錄 
    hasNoStock = getHasNoStock(); 
    //校對(duì)數(shù)據(jù)并返回結(jié)果 
    checkResult = checkData(hasNoOrders, hasNoStock); 
    //將結(jié)果信息保存到數(shù)據(jù)校對(duì)信息表中 
    saveCheckResult(checkResult); 
    //檢測(cè)是否存在未對(duì)賬訂單 
    checkOrders = checkOrders(); 
} 

好了，上述就是系統(tǒng)優(yōu)化的背景，想必看到這里，很多小伙伴應(yīng)該知道問題出在哪里了。我們繼續(xù)往下看。

問題分析

雖然很多小伙伴應(yīng)該已經(jīng)知道系統(tǒng)性能低下的問題所在了，這里，我們就一起詳細(xì)分析下校對(duì)系統(tǒng)性能低下的原因。

既然運(yùn)營(yíng)的同事說數(shù)據(jù)校對(duì)系統(tǒng)越來越慢了，我們首先要做的就是找到系統(tǒng)的性能瓶頸所在。據(jù)了解，目前的數(shù)據(jù)對(duì)賬系統(tǒng)，由于訂單記錄和庫(kù)存扣減記錄數(shù)據(jù)量巨大，所以查詢未校對(duì)的訂單信息的方法getHasNoOrders()和查詢?yōu)樾?duì)的庫(kù)存記錄的方法getHasNoStock()相對(duì)來說比較慢。并且在數(shù)據(jù)校對(duì)系統(tǒng)中，校對(duì)訂單和庫(kù)存記錄的方法是單線程執(zhí)行的，我們可以簡(jiǎn)單畫一個(gè)時(shí)間抽線圖，如下所示。

由圖可以看出，以單線程的方式getHasNoOrders()方法和getHasNoStock()方法耗費(fèi)了大量的時(shí)間，這兩個(gè)方法本身在邏輯上就是兩個(gè)獨(dú)立的方法，并且這兩個(gè)方法沒有先后的執(zhí)行的順序依賴。那這兩個(gè)方法能不能并行執(zhí)行呢?很顯然是可以的。那我們把getHasNoOrders()方法和getHasNoStock()方法分別放到兩個(gè)不同的線程中，優(yōu)化下系統(tǒng)的性能，整體流程如下所示。

優(yōu)化后，我們將getHasNoOrders()方法放到線程1中執(zhí)行，getHasNoStock()方法放到線程2中執(zhí)行，checkData()方法和saveCheckResult()方法發(fā)放到線程3中執(zhí)行，優(yōu)化后的系統(tǒng)性能相比優(yōu)化前的系統(tǒng)性能幾乎提升了一倍，優(yōu)化效果相對(duì)來說還是比較明顯的。

說到這里，大家應(yīng)該應(yīng)該知道具體怎么優(yōu)化了吧?好，我們繼續(xù)往下看!

解決方案

解決問題的思路有了，接下來，我們看看如何使用代碼實(shí)現(xiàn)我們上面分析的解決問題的思路。這里，我們可以分別開啟兩個(gè)線程執(zhí)行g(shù)etHasNoOrders()方法和getHasNoStock()方法，在主線程中執(zhí)行checkData()方法和saveCheckResult()方法。這里需要注意的是：主線程需要等待兩個(gè)子線程執(zhí)行完畢之后再執(zhí)行checkData()方法和saveCheckResult()方法。 為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，我們可以使用Thread類中join()方法，有關(guān)Thread類中join()方法的具體說明，這里，具體的邏輯就是在主線程中調(diào)用兩個(gè)子線程的join()方法實(shí)現(xiàn)阻塞等待，當(dāng)兩個(gè)子線程執(zhí)行完畢退出時(shí)，調(diào)用兩個(gè)子線程join()方法的主線程會(huì)被喚醒，從而執(zhí)行主線程中的checkData()方法和saveCheckResult()方法。大體代碼如下所示。

//檢測(cè)是否存在未對(duì)賬訂單 
checkOrders = checkOrders(); 
while(checkOrders != null){ 
    Thread t1 = new Thread(()->{ 
        //查詢未校對(duì)的訂單信息 
        hasNoOrders = getHasNoOrders(); 
    }); 
    t1.start(); 
    Thread t2 = new Thread(()->{ 
       //查詢未校對(duì)的庫(kù)存記錄 
       hasNoStock = getHasNoStock(); 
    }); 
     t2.start(); 
    //阻塞主線程，等待線程t1和線程t2執(zhí)行完畢 
    t1.join(); 
    t2.join(); 
    //校對(duì)數(shù)據(jù)并返回結(jié)果 
    checkResult = checkData(hasNoOrders, hasNoStock); 
    //將結(jié)果信息保存到數(shù)據(jù)校對(duì)信息表中 
    saveCheckResult(checkResult); 
    //檢測(cè)是否存在未對(duì)賬訂單 
    checkOrders = checkOrders(); 
} 

至此，我們基本上能夠解決問題了。但是，還有沒有進(jìn)一步優(yōu)化的空間呢?我們進(jìn)一步往下看。

進(jìn)一步優(yōu)化

通過上面對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化，基本能夠達(dá)成我們的優(yōu)化目標(biāo)，但是上面的解決方案存在著不足的地方，那就是在while循環(huán)里每次都要新建兩個(gè)線程分別執(zhí)行g(shù)etHasNoOrders()方法和getHasNoStock()方法，了解Java多線程的小伙伴們應(yīng)該都知道，在Java中創(chuàng)建線程可是個(gè)非常耗時(shí)的操作。所以，最好是能夠?qū)?chuàng)建出來的線程反復(fù)使用。這里，估計(jì)很多小伙伴都會(huì)想到使用線程池，沒錯(cuò)，我們可以使用線程池進(jìn)一步優(yōu)化上面的代碼。

遇到新的問題

不過在使用線程池進(jìn)一步優(yōu)化時(shí)，我們會(huì)遇到一個(gè)問題，就是主線程如何等待子線程中的結(jié)果數(shù)據(jù)呢?說直白點(diǎn)就是：主線程如何知道子線程中的getHasNoOrders()方法和getHasNoStock()方法執(zhí)行完了? 由于在之前的代碼中我們是在主線程中調(diào)用子線程的join()方法等待子線程執(zhí)行完畢，獲取到子線程執(zhí)行的結(jié)果后，繼續(xù)執(zhí)行主線程的邏輯。但是如果使用了線程池的話，線程池中的線程根本不會(huì)退出，此時(shí)，我們無法使用線程的join()方法等待線程執(zhí)行完畢。

所以，主線程如何知道子線程中的getHasNoOrders()方法和getHasNoStock()方法執(zhí)行完了? 這個(gè)問題就成了關(guān)鍵的突破點(diǎn)。這里，我們使用線程池進(jìn)一步優(yōu)化的代碼如下所示。

//檢測(cè)是否存在未對(duì)賬訂單 
checkOrders = checkOrders(); 
//創(chuàng)建線程池 
Executor executor =  Executors.newFixedThreadPool(2); 
while(checkOrders != null){ 
    executor.execute(()->{ 
        //查詢未校對(duì)的訂單信息 
        hasNoOrders = getHasNoOrders(); 
    }); 
    executor.execute(()->{ 
       //查詢未校對(duì)的庫(kù)存記錄 
       hasNoStock = getHasNoStock(); 
    }); 
     
    /**如何知道子線程中的getHasNoOrders()方法和getHasNoStock()方法執(zhí)行完了成為關(guān)鍵**/ 
     
    //校對(duì)數(shù)據(jù)并返回結(jié)果 
    checkResult = checkData(hasNoOrders, hasNoStock); 
    //將結(jié)果信息保存到數(shù)據(jù)校對(duì)信息表中 
    saveCheckResult(checkResult); 
    //檢測(cè)是否存在未對(duì)賬訂單 
    checkOrders = checkOrders(); 
} 

那么，如何解決這個(gè)問題呢?我們繼續(xù)往下看。

新的解決方案

相信細(xì)心的小伙伴們能夠看出，整個(gè)業(yè)務(wù)的場(chǎng)景就是：一個(gè)線程需要等待其他兩個(gè)線程的邏輯執(zhí)行完畢后再執(zhí)行。在Java的并發(fā)類庫(kù)中，為我們提供了一個(gè)能夠在這種場(chǎng)景下使用的類庫(kù)，那就是CountDownLatch類。

使用CountDownLatch類優(yōu)化我們程序的具體做法就是：在程序的while()循環(huán)中首先創(chuàng)建一個(gè)CountDownLatch對(duì)象，計(jì)數(shù)器的值初始化為2。分別在hasNoOrders = getHasNoOrders();代碼和hasNoStock = getHasNoStock();代碼的后面調(diào)用latch.countDown()方法使得計(jì)數(shù)器的值分別減1。在主線程中調(diào)用latch.await()方法，等待計(jì)數(shù)器的值變?yōu)?，繼續(xù)往下執(zhí)行。這樣，就能夠完美解決我們遇到的問題了。優(yōu)化后的代碼如下所示。

//檢測(cè)是否存在未對(duì)賬訂單 
checkOrders = checkOrders(); 
//創(chuàng)建線程池 
Executor executor =  Executors.newFixedThreadPool(2); 
while(checkOrders != null){ 
    CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2); 
    executor.execute(()->{ 
        //查詢未校對(duì)的訂單信息 
        hasNoOrders = getHasNoOrders(); 
        latch.countDown(); 
    }); 
    executor.execute(()->{ 
       //查詢未校對(duì)的庫(kù)存記錄 
       hasNoStock = getHasNoStock(); 
       latch.countDown(); 
    }); 
     
    //等待子線程的邏輯執(zhí)行完畢 
    latch.await(); 
  
    //校對(duì)數(shù)據(jù)并返回結(jié)果 
    checkResult = checkData(hasNoOrders, hasNoStock); 
    //將結(jié)果信息保存到數(shù)據(jù)校對(duì)信息表中 
    saveCheckResult(checkResult); 
    //檢測(cè)是否存在未對(duì)賬訂單 
    checkOrders = checkOrders(); 
} 

至此，我們就完成了系統(tǒng)的優(yōu)化工作。

總結(jié)與思考

這次系統(tǒng)性能的優(yōu)化，主要是將單線程執(zhí)行的數(shù)據(jù)校對(duì)業(yè)務(wù)，優(yōu)化成使用多線程執(zhí)行。在平時(shí)的工作過程中，我們需要認(rèn)真思考，找到系統(tǒng)性能瓶頸所在，找出在邏輯上不相干，并且沒有先后順序的業(yè)務(wù)邏輯，將其放到不同的線程中執(zhí)行，能夠大大提供系統(tǒng)的性能。

這次，對(duì)于系統(tǒng)的優(yōu)化，我們最終使用線程池來執(zhí)行比較耗時(shí)的查詢訂單與查詢庫(kù)存記錄的操作，并且在主線程中等待線程池中的線程邏輯執(zhí)行完畢后再執(zhí)行主線程的后續(xù)業(yè)務(wù)邏輯。這種場(chǎng)景，使用Java中提供的CountDownLatch類再合適不過了。這里，再?gòu)?qiáng)調(diào)一下：CountDownLatch主要的使用場(chǎng)景就是一個(gè)線程等待多個(gè)線程執(zhí)行完畢后再執(zhí)行。如下圖所示。

這里，也進(jìn)一步提醒了我們：如果想學(xué)好并發(fā)編程，熟練的掌握J(rèn)ava中提供的并發(fā)類庫(kù)是我們必須要做到的。

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