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影響Java EE性能的十大問題

本文作者是一名有10多年經(jīng)驗的高級系統(tǒng)架構(gòu)師，他的主要專業(yè)領(lǐng)域是Java EE、中間件和JVM技術(shù)。他在性能優(yōu)化和提升方面也有很深刻的見解，下面他將和大家分享一下常見的10個影響Java EE性能問題。

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1.缺乏正確的容量規(guī)劃

容量規(guī)劃是一個全面的和發(fā)展的過程標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)測當(dāng)前和未來的IT環(huán)境容量需求。制定合理的容量規(guī)劃不僅會確保和跟蹤當(dāng)前IT生產(chǎn)能力和穩(wěn)定性，同時也會確保新項目以最小的風(fēng)險部署到現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)境中。硬件、中間件、JVM、調(diào)整等在項目部署之前就應(yīng)該準(zhǔn)備好。

2.Java EE中間件環(huán)境規(guī)范不足

“沒有規(guī)矩，不成方圓”。第二個比較普遍的原因是Java EE中間件或者基礎(chǔ)架構(gòu)不規(guī)范。在項目初始，新平臺上面沒有制定合理的規(guī)范，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性差。這會增加客戶成本，所以花時間去制定合理的Java EE中間件環(huán)境規(guī)范是必須的。這項工作應(yīng)與初始容量規(guī)劃迭代相結(jié)合。

3.Java虛擬機垃圾回收過度

各位對“java.lang.OutOfMemoryError”這個錯誤信息是不是很熟悉呢？由于JVM的內(nèi)存空間過度消耗（Java堆、本機堆等）而拋出的異常。

垃圾收集問題并不一定會表現(xiàn)為一個OOM條件，過度的垃圾收集可以理解成是JVM GC線程在短時間里進行輕微或超量收集集合數(shù)據(jù)而導(dǎo)致的JVM暫停時間很長和性能下降?？赡苡幸韵聨讉€原因：

  1. 與JVM的負(fù)載量和應(yīng)用程序內(nèi)存占用量相比，Java堆可能選擇的太小。
  2. JVM GC策略使用不合理。
  3. 應(yīng)用程序靜態(tài)或動態(tài)內(nèi)存占用量太大，不適合在32位JVM上使用。
  4. JVM OldGen隨著時間推移，泄漏越來越嚴(yán)重，而GC在幾個小時或者幾天后才發(fā)現(xiàn)。
  5. JVM PermGen空間(只有HotSpot VM）或本機堆隨著時間推移會泄露是一個非常普遍的問題；OOM的錯誤往往是觀察一段時間后，應(yīng)用程序進行動態(tài)調(diào)動。
  6. YoungGen和OldGen的比例空間與你的應(yīng)用程序不匹配。
  7. Java堆在32位的VM上太大，導(dǎo)致本機堆溢出，具體可以表現(xiàn)為OOM試著去鏈接一個新的Java EE應(yīng)用程序、創(chuàng)建一個新的Java線程或者需要計算本地內(nèi)存分配任務(wù)。

建議：

  1. 觀察和深入理解JVM垃圾回收。啟動GC，根據(jù)健康合理的評估來提供所有的數(shù)據(jù)。
  2. 記住，GC方面的相關(guān)問題不會在開發(fā)中或者功能測試時發(fā)現(xiàn)，它需要在多用戶高負(fù)載的測試環(huán)境下發(fā)現(xiàn)。

4.與外部系統(tǒng)集成過多或過少

導(dǎo)致Java EE性能差的第四個原因是高分布式系統(tǒng)，典型案例是電信IT環(huán)境。在這個環(huán)境中，一個中間件領(lǐng)域（例如，服務(wù)總線）很少會做所有的工作，而僅僅是把一些業(yè) 務(wù)“委托”給其他部分，例如產(chǎn)品質(zhì)量，客戶資料和訂單管理，到其他Java EE中間件平臺或遺留系統(tǒng)中，如支持各種不同的負(fù)載類型和通信協(xié)議的大型機。

這樣的外部系統(tǒng)調(diào)用意味著客戶端的Java EE應(yīng)用程序觸發(fā)創(chuàng)建或重用套接字鏈接從外部系統(tǒng)中讀寫數(shù)據(jù)。根據(jù)業(yè)務(wù)流程的實施和實現(xiàn)可以配置成同步調(diào)用或異步調(diào)用。需要注意的是，響應(yīng)時間會根據(jù)外部 系統(tǒng)的穩(wěn)定狀況進行改變，所以通過適當(dāng)?shù)氖褂贸瑫r來保護Java EE應(yīng)用程序和中間件也是非常重要的。

#p#

下面這3種情況是經(jīng)常出現(xiàn)問題和性能降低的地方：

  1. 同步和相繼調(diào)用太多的外部系統(tǒng)。
  2. 在Java EE客戶端應(yīng)用程序和外部系統(tǒng)之間鏈接超時，使數(shù)據(jù)丟失或者值太高導(dǎo)致客戶端線程被卡住，從而導(dǎo)致多米拉效應(yīng)。
  3. 超時，但程序仍正常執(zhí)行，可是中間件不處理這種奇怪的路徑。

***，建議多進行負(fù)面測試，這意味著需要“人為”創(chuàng)造產(chǎn)生這些問題的條件，用來測試應(yīng)用程序和中間件之間是如何處理外部系統(tǒng)錯誤。

5.缺乏適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫SQL調(diào)優(yōu)和容量規(guī)劃

大家可能會對這一個感到驚奇：數(shù)據(jù)庫問題。大多數(shù)Java EE企業(yè)系統(tǒng)是依賴關(guān)系型數(shù)據(jù)庫處理復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程。一個基礎(chǔ)扎實穩(wěn)固的數(shù)據(jù)庫環(huán)境可以確保IT環(huán)境有規(guī)模的增長，來支持日益不斷擴大的業(yè)務(wù)。

在實際中，與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的性能問題是很常見的。由于多數(shù)數(shù)據(jù)庫事務(wù)處理都是由JDBC數(shù)據(jù)源執(zhí)行的（包括關(guān)系持久化API，例如Hibernate）。而性能問題最初都會表現(xiàn)為線程阻塞。

以下是我在10年的工作中，經(jīng)常出現(xiàn)的關(guān)于數(shù)據(jù)庫方面的問題（以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫為例）：

  1. 孤立的，長時間運行的SQL。主要表現(xiàn)為線程阻塞、SQL沒有進行優(yōu)化、缺少索引、非***的執(zhí)行計劃、返回大量數(shù)據(jù)集等等。
  2. 表或行級數(shù)據(jù)鎖定。當(dāng)提交一個雙階段事務(wù)模型時（例如，臭名昭著的Oracle可疑事務(wù)）。Java EE容器可能會留下一些未處理的事務(wù)等待***的提交或回滾，留下的數(shù)據(jù)鎖能觸發(fā)性能問題，直到***的鎖被移除。例如中間件斷電或者服務(wù)器崩潰都可能引起這些情況發(fā)生。
  3. 缺乏合理規(guī)范的數(shù)據(jù)庫管理工具。例如Oracle里面的REDO logs，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)文件等。磁盤空間不足，日志文件不旋轉(zhuǎn)等都會觸發(fā)較大的性能問題和斷電情況。

建議：

  1. 合理的容量規(guī)劃，包括負(fù)載和性能測試都是必不可少的，優(yōu)化數(shù)據(jù)環(huán)境和及時發(fā)現(xiàn)問題。
  2. 如果是使用Oracle數(shù)據(jù)庫，確保DBA團隊定期審查AWR報告，尤其是在上下關(guān)聯(lián)的事件和根源分析過程中。
  3. 使用JVM線程存儲和AWR報告查明SQL運行緩慢的原因或者使用監(jiān)控工具來做。
  4. 加強“操作”方面的數(shù)據(jù)庫環(huán)境（磁盤空間、數(shù)據(jù)文件、重做日志、表空間等）以適當(dāng)?shù)谋O(jiān)視和報警。如果不這么做，會讓客戶端IT環(huán)境出現(xiàn)較多的斷電情況和花許多時間進行故障調(diào)修。

6.特定應(yīng)用程序性能問題

下面關(guān)注的是比較嚴(yán)重的Java EE應(yīng)用程序問題。關(guān)于特定應(yīng)用程序性能問題，總結(jié)了以下幾個點：

  1. 線程安全的代碼問題
  2. 通信API缺少超時設(shè)置
  3. I/O、JDBC或者關(guān)系型API資源管理問題
  4. 缺乏適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)緩存
  5. 數(shù)據(jù)緩存過度
  6. 過多的日志記錄

7.Java EE中間件調(diào)優(yōu)問題

一般Java EE中間件都已經(jīng)夠用了，只是缺少必要的優(yōu)化。大多數(shù)Java EE容器都能有多種方案供你的應(yīng)用程序和業(yè)務(wù)進程選擇。

如果沒有進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和實踐，那么Java EE容器可能會處于一種消極的狀態(tài)。

下圖是視圖和檢查列表示例：

#p#

8.主動監(jiān)控不足

缺乏監(jiān)控，并不會帶來實際性能問題，但它會影響你對Java EE平臺性能和健康狀況的了解。最終，這個環(huán)境可以達到一個破發(fā)點，這可能會暴露出一些缺陷和問題(JVM的內(nèi)存泄漏，等等)。

以我的經(jīng)驗來看，如果一開始不進行監(jiān)控，而是運行幾個月或者幾年后再進行，平臺穩(wěn)定性將大打折扣。

也就是說，改善現(xiàn)有的環(huán)境永遠都不會晚。下面是一些建議：

  1. 復(fù)查現(xiàn)有Java EE環(huán)境監(jiān)測能力和找到需改進的地方。
  2. 監(jiān)測方案應(yīng)該盡可能的覆蓋整個環(huán)境。
  3. 監(jiān)控方案應(yīng)該符合容量規(guī)劃進程。

9.公共基礎(chǔ)設(shè)施硬件飽和

這個問題經(jīng)常在有太多的Java EE中間件環(huán)境隨著JVM進程被部署到現(xiàn)有硬件上面時看到。太多的JVM進程對有限的物理CPU核心來說是一個真正的程序性能殺手。另外，隨著客戶端業(yè)務(wù)的增長，硬件方面也需要再次考慮。

10.網(wǎng)絡(luò)延遲

***一個影響性能問題的是網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)問題時不時的都會發(fā)生，如路由器、交換機和DNS服務(wù)器失敗。更常見的是在一個高度分散的IT環(huán)境中定期或間歇性延遲。下面圖片中的例子是一個位于同一區(qū)域的Weblogic集群通信與Oracle數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間的延遲。

間歇或定期的延遲會觸發(fā)一些重要的性能問題，以不同的方式影響Java EE應(yīng)用程序。

  1. 因為大量的fetch迭代（網(wǎng)絡(luò)傳入和傳出），涉及大數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)查詢問題的應(yīng)用會非常受網(wǎng)絡(luò)延遲的影響
  2. 應(yīng)用程序在處理外部系統(tǒng)大數(shù)據(jù)負(fù)載（例如XML數(shù)據(jù)）時也會很受網(wǎng)絡(luò)延遲的影響，會在發(fā)送和接收響應(yīng)時產(chǎn)生巨大的響應(yīng)間隔。
  3. Java EE容器復(fù)制過程（集群）也會受到影響，并且會讓故障轉(zhuǎn)移功能（如多播或單播數(shù)據(jù)包損失）處于風(fēng)險中。

JDBC行數(shù)據(jù)“預(yù)取”、XML數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)緩存可以減少網(wǎng)絡(luò)延遲。在設(shè)計一個新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾r，應(yīng)該仔細(xì)檢查這種網(wǎng)絡(luò)延遲問題。

希望本文能夠幫助您理解一些常見的性能問題和壓力點，每個IT環(huán)境都是***的，所以文中提到的問題不一定會是您遇到的，您可以把您遇到的問題拿出來和大家一起分享一下！


本文題目：影響Java EE性能的十大問題
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