關(guān)于 JAVA 在開發(fā)幾年之后，該學(xué)的技術(shù)都已經(jīng)學(xué)到了之后，勢必就要開始學(xué)習(xí)一些優(yōu)化方面的工作，比方說 SQL 的優(yōu)化，畢竟能寫的好 SQL 的人，在公司中那是非常受歡迎的，畢竟誰不想讓自己的接口秒出接口呢？但是我們要學(xué)的也不光是 SQL 的優(yōu)化，有時(shí)候還有對 JAVA 的一些性能，做出優(yōu)化操作，讓我們的代碼更健壯，今天我們就來聊聊這個(gè) JAVA 性能優(yōu)化的事情。

為什么要做性能優(yōu)化

提高用戶體驗(yàn)：性能優(yōu)良的程序能快速響應(yīng)用戶輸入和操作，避免長時(shí)間的等待和延遲，從而提供流暢的用戶體驗(yàn)。

節(jié)省資源：通過優(yōu)化，可以減少程序運(yùn)行所需的內(nèi)存、CPU和存儲資源，這對于節(jié)省成本和保護(hù)環(huán)境都很重要。

提高軟件的可靠性：通過優(yōu)化，可以減少程序在處理大量數(shù)據(jù)或復(fù)雜任務(wù)時(shí)的錯(cuò)誤和崩潰，提高軟件的可靠性。

滿足業(yè)務(wù)需求：對于許多應(yīng)用來說，性能是關(guān)鍵的商業(yè)指標(biāo)。例如，對于在線交易系統(tǒng)、實(shí)時(shí)音視頻通信或大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，快速和可靠的性能是必不可少的。

遵守性能標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)：在某些行業(yè)或應(yīng)用場景中，可能存在性能標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)要求，例如醫(yī)療、金融或交通行業(yè)。

擴(kuò)展軟件的生命周期：通過持續(xù)的性能優(yōu)化，可以使軟件在長時(shí)間內(nèi)保持競爭力，從而延長軟件的生命周期。

提高開發(fā)效率：性能優(yōu)化往往需要深入理解軟件的內(nèi)部工作原理，這可以加深開發(fā)人員對軟件的理解，從而提高未來的開發(fā)效率。

滿足客戶需求：客戶可能對軟件性能有特定的要求或期望，性能優(yōu)化可以滿足這些需求。

支持國際化：對于需要支持多種語言和地區(qū)的軟件，性能優(yōu)化可以幫助減少不同地區(qū)和文化背景下的性能差異。

預(yù)防未來的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)：隨著技術(shù)的快速發(fā)展，新的硬件和軟件環(huán)境可能會對舊軟件構(gòu)成挑戰(zhàn)。通過性能優(yōu)化，可以預(yù)防未來因技術(shù)更新而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

JAVA性能優(yōu)化需要考慮哪些指標(biāo)

指標(biāo)是我們衡量很多事物，以及做出行為決策的重要參考。例如在生活中，當(dāng)你打算買汽車時(shí)，會關(guān)注
很多指標(biāo)，比如動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動性、操縱穩(wěn)定性、平順性、通過性、排放與噪聲等，而這些
指標(biāo)也都有相關(guān)的測試和參數(shù)，同時(shí)也會對這些指標(biāo)進(jìn)行一一參考。

這個(gè)道理大家都懂，但一旦到了性能優(yōu)化上，卻往往因?yàn)槿狈碚撘罁?jù)而選擇了錯(cuò)誤的優(yōu)化方向，陷入 了盲猜的窘境。在衡量一項(xiàng)優(yōu)化是否能達(dá)到目的之時(shí)，不能僅靠感覺，它同樣有一系列的指標(biāo)來衡量你 的改進(jìn)。如果在改動之后，性能不升反降，那就不能叫性能優(yōu)化了。

所謂性能，就是使用有限的資源在有限的時(shí)間內(nèi)完成工作。最主要的衡量因素就是時(shí)間，所以很多衡量 指標(biāo)，都可以把時(shí)間作為橫軸。加載緩慢的網(wǎng)站，會受到搜索排名算法的懲罰，從而導(dǎo)致網(wǎng)站排名下降。因此加載的快慢是性能優(yōu)化是 否合理的一個(gè)非常直觀的判斷因素，但性能指標(biāo)不僅僅包括單次請求的速度，它還包含更多因素。

最直觀的性能指標(biāo)

那就是吞吐量還有時(shí)間以及響應(yīng)速度

吞吐量是什么意思

我們以十字路口為例：

在交通非常繁忙的情況下，十字路口是典型的瓶頸點(diǎn)，當(dāng)紅綠燈放行時(shí)間非常長時(shí)，后面往往會排起長 隊(duì)。

從我們開車開始排隊(duì)，到車經(jīng)過紅綠燈，這個(gè)過程所花費(fèi)的時(shí)間，就是響應(yīng)時(shí)間。

當(dāng)然，我們可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)低紅綠燈的間隔時(shí)間，這樣對于某些車輛來說，通過時(shí)間可能會短一些。但 是，如果信號燈頻繁切換，反而會導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)通過的車輛減少，換一個(gè)角度，我們也可以認(rèn)為這個(gè) 十字路口的車輛吞吐量減少了。

像我們平常開發(fā)中經(jīng)常提到的，QPS 代表每秒查詢的數(shù)量，TPS 代表每秒事務(wù)的數(shù)量，HPS 代表每秒的 HTTP 請求數(shù)量等，這都是常用的與吞吐量相關(guān)的量化指標(biāo)。

在性能優(yōu)化的時(shí)候，我們要搞清楚優(yōu)化的目標(biāo)，到底是吞吐量還是響應(yīng)速度。有些時(shí)候，雖然響應(yīng)速度 比較慢，但整個(gè)吞吐量卻非常高，比如一些數(shù)據(jù)庫的批量操作、一些緩沖區(qū)的合并等。雖然信息的延遲 增加了，但如果我們的目標(biāo)就是吞吐量，那么這顯然也可以算是比較大的性能提升。

所以我們可以這樣理解：

響應(yīng)速度是串行執(zhí)行的優(yōu)化，通過優(yōu)化執(zhí)行步驟解決問題；

吞吐量是并行執(zhí)行的優(yōu)化，通過合理利用計(jì)算資源達(dá)到目標(biāo)。

說到這個(gè)吞吐量肯定就得談 QPS，那么什么是 QPS 呢？影響 QPS 的因素有哪些呢？

影響 QPS 的因素

QPS（Queries Per Second）即每秒查詢率，是對一個(gè)特定的查詢服務(wù)器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)所處理流量多少的衡量標(biāo)準(zhǔn)。在大模型場景下，QPS的提升意味著模型推理速度的提高，能夠?yàn)楦嘤脩籼峁┓?wù)或降低模型推理的成本。

在大規(guī)模并行處理的計(jì)算環(huán)境中，QPS經(jīng)常被用來衡量一個(gè)系統(tǒng)或應(yīng)用的性能。例如，在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，QPS通常用來衡量數(shù)據(jù)庫服務(wù)器每秒能夠響應(yīng)的查詢數(shù)量。

QPS（Queries Per Second）是衡量系統(tǒng)處理能力的一個(gè)重要指標(biāo)，影響QPS的因素有很多，主要包括以下幾個(gè)方面：

硬件性能：服務(wù)器的處理能力、內(nèi)存容量、網(wǎng)絡(luò)帶寬等都會對QPS產(chǎn)生影響。處理能力越高、內(nèi)存越大、網(wǎng)絡(luò)帶寬越寬，服務(wù)器能夠同時(shí)處理的請求數(shù)量就越多，QPS就越高。

數(shù)據(jù)庫優(yōu)化：數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化對QPS有很大影響。通過合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)、建立適當(dāng)?shù)乃饕?、調(diào)整數(shù)據(jù)庫的參數(shù)等，可以提高數(shù)據(jù)庫的查詢和寫入效率，從而提高QPS。

緩存機(jī)制：使用緩存可以減輕數(shù)據(jù)庫的負(fù)載，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。通過將頻繁使用的數(shù)據(jù)存放在緩存中，可以減少對數(shù)據(jù)庫的查詢次數(shù)，從而提高QPS。

編程語言和模型：編程語言和模型的選擇也會對QPS產(chǎn)生影響。一些語言或模型可能在處理大量請求時(shí)表現(xiàn)出更高的性能，而另一些則可能在處理復(fù)雜邏輯時(shí)表現(xiàn)更好。

系統(tǒng)瓶頸：系統(tǒng)的其他組件，如網(wǎng)絡(luò)、磁盤I/O、CPU等也可能成為瓶頸，限制QPS的提高。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法：使用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法可以有效地提高數(shù)據(jù)處理速度，從而提高QPS。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)和架構(gòu)：良好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和架構(gòu)可以使系統(tǒng)更高效地處理請求，從而提高QPS。

并發(fā)處理能力：系統(tǒng)并發(fā)處理請求的能力也會影響QPS。通過合理地使用多線程或多進(jìn)程，可以提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力，從而提高QPS。

系統(tǒng)監(jiān)控和調(diào)優(yōu)：定期對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)優(yōu)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決性能瓶頸，從而提高QPS。

負(fù)載均衡：通過負(fù)載均衡技術(shù)，可以將請求分發(fā)到多個(gè)服務(wù)器或多個(gè)數(shù)據(jù)庫上，從而平衡負(fù)載，提高系統(tǒng)的整體處理能力。