想成为一名顶尖Java开发工程师?这些优化手段一定要掌握!(七)

本文涉及的产品
检索分析服务 Elasticsearch 版,2核4GB开发者规格 1个月
简介: 想成为一名顶尖Java开发工程师?这些优化手段一定要掌握!

🍊 成本优化

在大规模数据场景下,优化成本是一个非常重要的问题。在此过程中,需要重点关注集群的 CPU、内存和磁盘三个方面。根据实际情况,这三个方面的成本占比一般为1比4比8。也就是说,磁盘和内存成本占比相对较高,需要着重考虑。举个例子,一般的16核64GB,2-5TB磁盘节点的成本占比也大致如此。因此,在成本优化过程中,主要的瓶颈就在于磁盘和内存的使用。在实际操作中,可通过对磁盘和内存的使用进行优化,以降低成本,提高效率。

成本优化的主要目标是存储成本和内存成本。

🎉 存储成本优化

Elasticsearch单个集群能够处理千万级别的写入操作,但实现千万每秒的写入量需要考虑多方面因素,如硬件配置、索引设计、数据量和查询复杂度等,而业务需要保留至少半年的数据供查询。

假设单集群平均写入速度为1000万OPS,意味着在半年的时间内,共有60 * 60 * 24 * 180 = 15552000秒。每个文档大小为50Byte,且基于高可用需要2个副本,因此计算公式为:1000万(OPS) * 86400(秒) * 180(天) * 50Byte(平均文档大小) * 2(副本)等于14PB。即此集群需要14PB的存储空间。假设每台物理机的内存和硬盘都能够完全用于Elasticsearch存储,那么:1PB = 1024TB,14PB = 14 * 1024 = 14336TB。然而,一个物理机可以存储多少数据,取决于该数据的复杂度、索引方式、查询频率等因素。假设平均每台物理机可以存储800GB数据,则此集群需要的物理机数量为:14336TB ÷ 0.8TB/台 = 17920台。这么多的物理机数量的成本远远超出了业务成本预算。因此,需要采用其他方式,在不牺牲性能的情况下减少存储需求,以适应业务预算。

为了提高对Elasticsearch系统的效率和成本效益,可以采取多种优化措施。

首先,可以通过调研业务数据访问频率,将历史数据进行冷热分离,将冷数据放入HDD中来降低存储成本。同时,索引生命周期管理可用于数据搬迁,将冷数据盘利用多盘策略提高吞吐和数据容灾能力。此外,超冷数据可以通过冷备到腾讯云对象存储COS中来降低成本。

其次,通过分析数据访问特征,可以采用Rollup方案降低历史数据的精度并降低存储成本。Rollup方案利用预计算来释放原始细粒度数据,例如将秒级数据聚合成小时级和天级,以方便展示跨度较长的跨度报表。Rollup方案还显著降低存储成本和提高查询性能。Rollup优化方案主要基于流式聚合加查询剪枝结合分片级并发来实现高效性。分片级并发可以通过添加routing来实现,让相同的对象落到相同的分片内,并能实现分片级并发。

此外,通过对Rollup任务资源预估,并感知集群的负载压力来自动控制并发度,从而避免对集群整体的影响。综上所述,通过冷热分离、索引生命周期管理、多盘策略、对象存储和Rollup方案等手段,可以从架构层对Elasticsearch进行优化,实现同时满足业务需求和成本效益。

🎉 内存成本优化

目前,很多情况下堆内存使用率过高,而磁盘使用率相对较低。FST是一种倒排索引,它通常常驻内存且占用较大的内存比例。为了节省内存空间并保持快速访问,FST使用了自适应前缀编码技术,但这也导致了在查询时需要解压缩FST,从而占用大量的堆内存空间。因此,将FST移至堆外(off-heap)并按需加载FST可以显著提高堆内内存利用率并降低垃圾回收开销,从而提高单个节点对磁盘的管理能力。

具体来说,在每10TB的磁盘中,FST需要10GB到15GB的内存来存储索引。为了减小内存占用,可以将FST从堆内存中移至堆外,这种方式可以单独管理并减轻对JVM垃圾回收的影响。除此之外,这种优化方案还可以显著降低堆内内存中FST的占用比例,提高堆内内存利用率,并降低GC开销。同时,使用off-heap内存还可以降低GC的次数和持续时间,从而提高整个系统的性能和稳定性。

因此,需要在使用FST索引时考虑内存占用的问题,并将FST移至堆外并按需加载FST,以提高系统的性能和稳定性。这个优化方案可以显著提高堆内内存利用率,降低GC开销,并提升单个节点管理磁盘的能力。

原生版本实现 off-heap 的方式,将 FST 对象放到 MMAP 中管理。虽然这种方式实现简单,但是有可能会被系统回收掉,导致读盘操作,进而带来性能的损耗。HBase 2.0 版本中 off-heap 的实现方式,则是在堆外建立了 cache,但是索引仍然在堆内,而且淘汰策略完全依赖于 LRU 策略,冷数据不能及时清理。而在堆外建立 cache,可以保证 FST 的空间不受系统影响,实现更精准的淘汰策略,提高内存使用率,同时采用多级 cache 的管理模式来提升性能。虽然这种方式实现起来比较复杂,但是收益很明显。因此,读者可以根据实际需求选择合适的 off-heap 方案。

为了优化访问FST的效率,可以考虑采用一种综合方案,即LRUcache+零拷贝+两级cache。在这种方案中,LRUcache被建立在堆外,并且当堆内需要访问FST时,会从磁盘加载到LRUcache中。由于Lucene默认的访问FST的方式使用一个堆内的buffer,直接从堆外拷贝到堆内的buffer会占用大量的时间和资源。因此,对Lucene访问FST的方式进行了改造,将buffer不直接存放FST,而是存放指向堆外对象的指针,这样就实现了堆内和堆外之间的零拷贝。

需要注意的是,这里的零拷贝和操作系统中的用户态和内核态的零拷贝是两个不同的概念。但是,根据key去查找堆外对象的过程也会损耗一部分性能,例如计算hash、数据校验等。为了进一步优化性能,可以利用Java的弱引用建立第二层轻量级缓存。弱引用指向堆外的地址,只要有请求使用,这个key就不会被回收,可以重复利用而无需重新获取。一旦不再使用,这个key就会被GC回收掉,并回收掉堆外对象指针。但是,堆外对象指针回收之后需要清理堆外内存,不能浪费一部分内存空间。为了解决这个问题,最好的办法是在堆内对象地址回收的时候直接回收堆外对象。然而,Java没有析构的概念,可以利用弱引用的ReferenceQueue,在对象要被GC回收时将对象指向的堆外内存清理掉,这样就可以完美解决堆外内存析构的问题,并提高内存利用率。

为了帮助读者更好地理解上述内容,本节将采用以下故事的形式对上述内容进行再次解析:

曾经有一个叫做小明的程序员,他在开发一个搜索引擎的项目中遇到了一个问题:搜索引擎的堆内存占用率过高,而磁盘的使用率却相对较低。他研究了一番后发现,这是由于搜索引擎中使用的倒排索引(FST)需要很大的内存比例才能常驻内存,而在查询时需要解压缩FST,占用了大量的堆内存空间。

小明急于解决这个问题,因此他开始了一段冒险之旅。他发现,将FST移至堆外并按需加载FST可以显著提高堆内内存利用率并降低垃圾回收开销,从而提高单个节点对磁盘的管理能力。他做了一些实验后,发现将FST放到MMAP中管理的方式实现简单,但是有可能会被系统回收掉,导致读盘操作,进而带来性能的损耗。而在堆外建立cache,可以保证FST的空间不受系统影响,实现更精准的淘汰策略,提高内存使用率,同时采用多级cache的管理模式来提升性能。

在这个过程中,小明还研究了一种综合方案:LRUcache+零拷贝+两级cache。他把LRUcache建立在堆外,并且当堆内需要访问FST时,会从磁盘加载到LRUcache中。同时,他利用Java的弱引用建立第二层轻量级缓存,指向堆外的地址,只要有请求使用,这个key就不会被回收,可以重复利用而无需重新获取。一旦不再使用,这个key就会被GC回收掉,并回收掉堆外对象指针。最后,小明成功地实现了从堆内移动FST到堆外的优化方案,并大幅提高了系统的性能和稳定性。他心满意足地把这个方案分享给了同事们,为搜索引擎的开发作出了重大贡献。

🍊 扩展性优化

Elasticsearch中的元数据管理模型是由Master节点来管理元数据,并同步给其他节点。以建索引流程为例,首先Master节点会分配分片,并产生差异的元数据,这些元数据会发送到其他节点上。当大多数Master节点返回元数据后,Master节点会发送元数据应用请求,其他节点开始应用元数据,并根据新旧元数据推导出各自节点的分片创建任务。在这个过程中有一些瓶颈点,主要有以下几点:

首先,Mater节点在分配分片时需要进行正反向转换。由于路由信息是由分片到节点的映射,而在做分片分配时需要节点到分片的映射,因此需要知道每个节点上的分片分布。因此,分片分配完毕后还需要将节点到分片的映射转换回来。这个转换过程涉及多次的全量遍历,这在大规模分片的情况下会存在性能瓶颈。其次,在每次索引创建的过程中,会涉及多次元数据同步。在大规模的节点数场景下,会出现同步瓶颈,由于节点数量过多,可能会出现某些节点一些网络抖动或Old GC等问题,导致同步失败。为了解决以上问题,可以从三个方面进行优化:首先,采用任务下发的方式,定向下发分片创建任务,避免了多次全节点元数据同步,从而优化分片创建导致的元数据同步瓶颈。其次,针对分配分片过程中多次正反向遍历的问题,采用增量化的数据结构维护的方式,避免了全量的遍历,从而优化分配分片的性能问题。最后,为了优化统计接口的性能,采用缓存策略避免多次重复的统计计算,大幅降低资源开销。

为了帮助读者更好地理解上述内容,本节将采用以下故事的形式对上述内容进行再次解析:

在一个遥远的星系中,有一个由许多机器人组成的世界。这些机器人可以相互通信,进行各种任务。其中,有一个机器人被选为主节点,负责管理所有机器人的信息。这个主节点的职责很重要,因为它需要协调所有机器人的工作,尤其是在建索引流程中。每当有任务需要建立索引时,主节点会分配分片,并产生差异的元数据,这些元数据会发送到其他机器人上。但是,这个过程并不总是顺利的。主节点需要在分配分片时进行正反向转换,这样每个机器人才能知道自己需要建立哪些索引。这个转换过程需要多次的全量遍历,如果分片数量很多,这个过程会非常耗时。另外,每次索引创建的过程中,也会涉及多次元数据同步。而在大规模的机器人场景下,可能会出现同步瓶颈,导致同步失败。

为了解决这些问题,机器人们开始探索各种优化方案。首先尝试了任务下发的方式,定向下发分片创建任务,避免了多次全节点元数据同步,从而优化了分片创建导致的元数据同步瓶颈。接着,采用增量化的数据结构维护的方式,避免了全量的遍历,从而优化了分配分片的性能问题。最后,采用了缓存策略来优化统计接口的性能,避免多次重复的统计计算,大幅降低了资源开销。这些优化措施让机器人们的工作更加顺利,他们可以更快地完成任务,并且不再遇到瓶颈问题。同时,这些措施也为未来的工作提供了一个优化的思路,让机器人们可以不断地改进和进步。

🍊 分析性能问题

分析性能问题的路径可以遵循以下步骤:首先,明确性能问题后,进行流量录制,以获取一个用于后续基准压测的测试集合。随后,使用相关的性能分析工具,首先明确是否存在CPU热点或IO问题。对于Java技术栈,可以使用Scaple、JProfiler、Java Flight Recorder、Async Profiler、Arthas、perf等工具进行性能分析。

利用火焰图进行分析,配合源代码进行数据分析和验证。此外,在Elasticsearch中,也可以使用Kibana的Search Profiler协助定位问题。接下来,进行录制大量的流量,抽样分析后,以场景为例,通过Profiler分析,发现TermInSetQuery占用了一半以上的耗时。明确问题后,从索引和检索链路两侧进行分析,评估问题并设计多种解决方案,并利用Java Microbenchmark Harness(JMH)代码基准测试工具验证解决方案的有效性。最后,集成验证解决方案的最终效果。

🌟 系统架构调优

🍊 代码层面

Java系统调优是一个非常复杂的过程,它涵盖了很多方面,包括代码层面、系统层面、运行环境层面等等。在这篇文章中,我们将主要关注Java代码层面的调优方法。

🎉 内存管理

内存管理是 Java 系统架构调优中关键的一个方面。Java 中的垃圾收集器是自动管理内存的,但是如果我们不合理地使用对象,也会导致内存占用过高。例如,如果一个对象不再使用但是没有被及时清理,就会导致内存泄露。

理解 Java 内存模型以及不同的 GC 算法对于优化内存管理非常重要。我们可以使用代码分析工具来分析内存占用情况,及时发现内存泄漏和内存占用高的问题,并针对性地进行优化。

📝 控制对象创建

Java的垃圾回收机制负责在程序运行时自动回收不再使用的对象,但是对象的创建和销毁过程也会对系统的性能产生影响。因此,当我们编写Java程序时应该尽可能地减少对象的创建。

具体的方式包括:

  • 使用字符串连接代替字符串拼接

字符串拼接是一种常见的处理方式,但是它每次都会创建新的字符串对象,并且可能导致整个程序变慢。可以使用StringBuilder或StringBuffer类来替换字符串连接操作,从而避免对象的重复创建。

  • 使用静态工厂方法

在创建对象时可以使用静态工厂方法来避免对象的重复创建,例如:

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}
  • 使用享元模式

享元模式是一种将对象重用的技术,它可以避免对象的重复创建。享元模式可以应用于需要频繁创建的对象,例如字符串和数字类型。

📝 优化循环

循环是Java程序中常见的操作,因此优化循环可以帮助提高程序的性能。以下是一些循环优化的方法:

  • 循环条件的优化

循环条件决定了循环的执行次数,优化循环条件可以减少循环的次数,从而提高程序的性能。例如,可以使用逆序循环来遍历数组。

  • 循环体的优化

循环体是循环中实际执行的代码块,它的优化可以提高程序的性能。可以使用位运算代替乘法和除法,使用增量运算代替赋值操作等。

  • 循环类型的优化

Java中有三种类型的循环:for、while和do-while,可以根据实际情况选择最合适的循环类型。一般而言,for循环在循环次数固定的情况下效率最高,while循环适用于循环次数不固定的情况,do-while循环适用于循环体至少要执行一次的情况。

📝 使用正则表达式

正则表达式是一种强大的文本匹配工具,但是它的匹配过程也会影响程序的性能。因此,我们应该尽可能地优化正则表达式。

具体的方式包括:

  • 编译正则表达式

可以使用Pattern.compile()方法来预编译正则表达式,从而减少正则表达式的匹配时间。

  • 简化正则表达式

可以使用简化的正则表达式来优化匹配速度。例如,可以使用[^a]代替[a-zA-Z0-9],从而避免使用多个字符的匹配。

  • 使用非贪婪模式

贪婪模式是正则表达式默认的匹配模式,它会尽可能地匹配最长的字符串。但是,非贪婪模式会匹配最短的字符串,从而更加高效。

📝 优化异常处理

异常处理是Java程序中常见的操作,但是异常处理也会对程序的性能产生影响。因此,我们应该尽可能地优化异常处理。

异常处理也是代码层面进行架构调优的一个方向。异常处理需要遵守 SOLID 原则中的单一职责原则,即每个方法只需要处理自己的异常,不应该处理其他方法或外界的异常。这样可以降低耦合性,提高代码的可读性和可维护性。

此外,我们还可以针对不同的异常类型进行不同的处理。例如,对于业务异常,可以使用自定义异常来进行处理,避免出现大量的 if-else 判断。对于系统异常,需要及时记录日志并尽可能地将异常信息传递给用户。

具体的方式包括:

  • 避免异常的出现

可以通过检查变量的值或使用条件语句来避免异常的出现。

  • 细化异常类型

可以使用具体的异常类型来代替通用的Exception类型,从而提高程序的可读性和效率。

  • 避免异常处理嵌套

如果在异常处理中嵌套其他异常处理,程序会变得复杂并且会对性能产生影响。因此,应该尽可能地避免异常处理的嵌套。

📝 优化递归

递归是Java程序中常见的操作,但是递归也会对程序的性能产生影响。因此,我们应该尽可能地优化递归。

具体的方式包括:

  • 尾递归优化

尾递归是指递归调用出现在函数的最后一步,可以使用尾递归优化来避免递归栈的溢出,从而提高程序的性能。

  • 循环优化

可以使用循环代替递归,从而避免递归栈的溢出,提高程序的性能。

  • 其他优化

可以使用缓存或动态规划等方法来优化递归,从而减少重复的计算过程。

Java 系统架构调优是一个非常广泛的领域,包括代码层面和系统层面等多方面。本篇文章主要关注在代码层面进行架构调优的几个方向。目前最佳的架构方法是将各个模块分开,遵守 SOLID 原则(单一职责原则、开闭原则、里氏替换原则、接口隔离原则、依赖倒置原则),并且依据具体情况进行调整,以提高系统性能和可维护性。

🎉 优化算法和数据结构

优化算法和数据结构是代码层面进行架构调优的重要方向之一。在 Java 中,我们可以利用各种容器如 ArrayList、LinkedList、HashMap 等,使用不同的算法和数据结构来避免性能瓶颈。例如,对于需要高效访问元素的情况可以使用 ArrayList,对于需要频繁添加和删除元素的情况可以使用 LinkedList;对于需要快速查找键值对的情况可以使用 HashMap,对于有序集合可以使用 TreeMap 等。

另外,算法的优化也是很重要的。例如,我们可以使用双指针法、二分法等优化查找操作。在代码实现时,需要考虑使用最少的时间和空间复杂度。

🎉 多线程

多线程是 Java 系统架构中的重要话题,它可以极大地提高系统性能。但是多线程也会带来一系列问题,如线程安全、死锁等。因此,对多线程的优化需要注意以下几点:

  • 避免使用过多的锁,使用锁的粒度需要控制在最小范围内,以避免锁竞争导致的性能下降。
  • 使用线程安全的容器,例如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList 等。
  • 避免使用过多的线程,线程数量需要根据实际情况进行调整。
  • 合理使用线程池,通过线程池来控制线程的生命周期和数量。
  • 使用 volatile、synchronized 等关键字来保证线程安全。

🎉 接口设计

接口设计也是进行架构调优的一个重要方向。好的接口设计可以提高代码的可读性和可维护性,同时检查接口的合理性并及时修正不合理的结构也可以避免一些难以调试的问题。

在接口设计时,可以考虑以下几点:

  • 接口设计应遵守 SOLID 原则中的接口隔离原则,即一个接口应该只承担一个用例单元的职责。
  • 接口应该是稳定的,一旦发布,就应该保持稳定性。对于接口的修改需要仔细考虑,确保不会对现有系统造成影响。
  • 接口应该具有可扩展性。在接口设计时,需要考虑到未来的需求,保证接口能够灵活扩展。

🍊 设计模式

Java系统架构调优是一项复杂的工作,包含了多个层面,其中设计模式层面是其中之一。设计模式是解决特定问题的通用方案,能够有效提高系统的可复用性、可维护性和可扩展性。下面将介绍几种常见的Java系统架构调优的设计模式。

🎉 1. 工厂模式

工厂模式是常用的创建型设计模式,它将对象的创建过程封装在工厂类中,客户端只需要向工厂类请求需要的对象即可。在系统架构中,可以使用工厂模式创建需要大量实例化的对象,降低对象的创建和销毁成本,提高系统性能。

🎉 2. 过滤器模式

过滤器模式是一种结构型设计模式,它可以过滤一组对象,并返回一个过滤后的对象列表。在Java系统架构调优中,过滤器模式可以用于过滤大量的数据,提高查询性能。

🎉 3. 代理模式

代理模式是一种结构型设计模式,它为对象提供一个代理,以控制对象的访问,可以在不修改原有代码的情况下,增强对象的功能。在Java系统架构调优中,代理模式可以用于实现缓存、延迟加载等功能,提高系统性能。

🎉 4. 观察者模式

观察者模式是一种行为型设计模式,它定义了对象之间的一种一对多的依赖关系,当一个对象发生改变时,所有依赖它的对象都会收到通知并自动更新。在Java系统架构调优中,观察者模式可以用于实现组件之间的解耦,提高系统的可维护性和可扩展性。

🎉 5. 单例模式

单例模式是一种创建型设计模式,它保证一个类只有一个实例,并提供一个全局访问点。在Java系统架构调优中,单例模式可以用于控制系统中实例对象的数量,降低系统的内存使用和开销。

🎉 6. 享元模式

享元模式是一种结构型设计模式,它通过共享对象来减少内存使用和提高性能。在Java系统架构调优中,享元模式可以用于缓存系统中重复使用的对象,减少系统的内存使用和开销。

🎉 7. 模板方法模式

模板方法模式是一种行为型设计模式,它定义了一个算法的骨架,并允许子类为一个或多个步骤提供实现。在Java系统架构调优中,模板方法模式可以用于提供一个通用的算法框架,便于不同的业务逻辑实现。

🎉 8. 策略模式

策略模式是一种行为型设计模式,它定义了一组算法,并将其各自封装起来,使得它们可以相互替换。在Java系统架构调优中,策略模式可以用于提供不同的算法实现,以应对不同的业务场景。

🎉 9. 职责链模式

职责链模式是一种行为型设计模式,它将请求的发送者和接收者解耦,将多个对象连接起来形成一条链,并沿着这条链传递请求,直到有一个对象处理该请求。在Java系统架构调优中,职责链模式可以用于处理复杂的业务逻辑,减少代码的耦合度和复杂度。

🍊 前端优化、后端优化、数据库优化、代码优化、架构优化和性能监控

Java系统架构调优涉及的方面非常广泛,包括MVC架构和DDD架构等多个方面。下面将从以下方面进行探讨:

🎉 1. 前端优化

前端优化主要包括前端代码的优化、页面的加载速度优化以及前端缓存的优化等方面。具体的优化手段包括:

(1)压缩和合并前端资源文件,减少HTTP请求数量,提升页面加载速度;

(2)使用CDN(内容分发网络)来提高前端资源的加载速度;

(3)使用浏览器缓存和本地缓存来减少请求次数,减轻服务器负担;

(4)减少前端代码的冗余和重复,提高前端代码的性能和可读性;

(5)使用响应式设计,使网页能够适配不同的设备。

🎉 2. 后端优化

后端优化主要是针对服务器的性能进行优化,包括数据库的优化、代码性能优化、服务器资源优化等方面。具体的优化手段包括:

(1)使用缓存技术,减少数据库访问的次数,提升服务器响应速度;

(2)使用连接池技术,减少数据库连接的创建和销毁开销;

(3)优化数据库结构,减少数据冗余和冗余索引,提高数据库查询速度;

(4)使用多线程技术,提升服务器的并发处理能力;

(5)使用负载均衡技术,将请求分配到不同的服务器上,提高服务器的负载均衡能力;

(6)尽量减少网络IO的次数和数据传输的大小,减少服务器的IO开销。

🎉 3. 数据库优化

数据库优化主要是针对数据库性能进行优化,包括数据库结构的优化、SQL语句的优化、数据库服务器的优化等方面。具体的优化手段包括:

(1)使用索引技术,提高数据库查询速度;

(2)尽量避免全表扫描,优化SQL语句的执行计划;

(3)使用分区表技术,提高数据库的并发处理能力;

(4)尽量避免使用子查询,使用JOIN语句来优化查询性能;

(5)使用数据库缓存技术,减少数据库访问的次数,提升数据库响应速度。

🎉 4. 代码优化

代码优化主要是针对代码的性能进行优化,包括代码逻辑的优化、算法的优化等方面。具体的优化手段包括:

(1)使用高效的数据结构和算法,提高代码性能和可读性;

(2)尽量避免使用循环,使用迭代和递归来优化代码性能;

(3)使用缓存技术,减少代码计算的次数,提高代码响应速度;

(4)避免使用过多的条件判断语句,使用多态来优化代码性能;

(5)尽量避免使用全局变量和共享对象,使用局部变量和线程安全对象来优化代码性能。

🎉 5. 架构优化

架构优化主要是针对整个系统架构进行优化,包括模块划分、数据传输的优化、系统安全的优化等方面。具体的优化手段包括:

(1)使用分层架构和模块化设计,提高系统的可扩展性和可维护性;

(2)使用RESTful API设计,提高数据传输的效率和可读性;

(3)使用最小权限原则,提高系统的安全性和可靠性;

(4)使用异步处理技术,提高系统的响应速度和并发能力;

(5)使用微服务架构,提高系统的可伸缩性和可重用性。

🎉 6. 性能监控

性能监控主要是通过监控系统的各种指标来发现系统的性能瓶颈,从而进行性能优化。具体的监控指标包括:

(1)CPU、内存、网络和磁盘等系统资源的使用情况;

(2)请求和响应的时间、吞吐量和错误率等指标;

(3)数据库的连接数、请求次数和响应时间等指标;

(4)服务器的负载和负载均衡情况等指标。

通过不断的性能监控,可以及时发现系统的性能瓶颈,并及时进行优化,从而提高系统的性能和可靠性。

总之,Java系统架构调优需要从前端优化、后端优化、数据库优化、代码优化、架构优化和性能监控等方面进行优化,不断优化系统性能和可靠性,从而提高用户的满意度和企业的竞争力。

🍊 传统的MVC和DDD领域驱动

Java系统架构调优是一个复杂的过程,需要在多个层面进行优化,从基础设施、硬件优化到软件架构和代码优化。本篇文章将着重探讨传统的MVC和DDD领域驱动层面的调优方法,为读者提供大致的方向。

🎉 MVC架构调优

MVC(Model-View-Controller)是一种广泛应用的软件架构模式,将应用程序分为三个互相关联的部分:模型(Model)、视图(View)和控制器(Controller)。MVC模式的优点在于它可以使代码更加模块化和易于维护,但同时也会增加系统的复杂度和消耗部分性能。

下面是一些MVC架构调优的建议:

📝 将数据尽可能缓存

由于MVC架构的模型和控制器部分都需要访问数据库,因此数据缓存是非常关键的。将频繁查询的数据进行缓存可以大大提高系统的性能,减轻数据库的负担。

📝 优化数据库查询和操作

除了数据缓存,我们还可以通过优化数据库查询和操作来提高系统的性能。其中一些常见的优化方法包括:使用索引、避免过多的连接、使用批处理等。

📝 实时监控系统性能

MVC架构的性能优化需要实时监控系统性能,对系统进行优化。可以使用Spring Boot Actuator或类似工具对系统的性能进行实时监控,从而了解系统的性能瓶颈所在,进一步进行优化。

🎉 DDD领域驱动层面调优

DDD(Domain-Driven Design)是一种软件架构设计和开发的方法论,其重点在于提取业务逻辑,使其清晰、简单,并且易于维护。DDD注重业务领域的核心模型和业务规则的提取和应用。

下面是一些DDD领域驱动层面的调优建议:

📝 定义清晰的领域边界

在进行DDD架构设计时,需要清晰地定义领域边界。这有助于将系统拆分为更小的模块,提高系统的灵活性和可维护性。

📝 优化聚合根的设计

聚合根是DDD中最基本的概念,负责管理一组相关的业务对象。优化聚合根的设计可以提高系统的性能,其中一些常见的优化方法包括:将聚合根拆分为小的子树、使用非阻塞I/O等。

📝 采用CQRS架构

CQRS(Command Query Responsibility Segregation)是一种将查询操作和修改操作分离的架构模式。采用CQRS可以进一步提高系统的性能和可维护性,使系统更容易扩展。

📝 基于事件驱动的架构

使用基于事件驱动的架构可以减少系统的耦合度,提高系统的可伸缩性和可容错性。事件驱动架构通常涉及到事件发布和订阅机制,消息队列等。

相关实践学习
使用阿里云Elasticsearch体验信息检索加速
通过创建登录阿里云Elasticsearch集群,使用DataWorks将MySQL数据同步至Elasticsearch,体验多条件检索效果,简单展示数据同步和信息检索加速的过程和操作。
ElasticSearch 入门精讲
ElasticSearch是一个开源的、基于Lucene的、分布式、高扩展、高实时的搜索与数据分析引擎。根据DB-Engines的排名显示,Elasticsearch是最受欢迎的企业搜索引擎,其次是Apache Solr(也是基于Lucene)。 ElasticSearch的实现原理主要分为以下几个步骤: 用户将数据提交到Elastic Search 数据库中 通过分词控制器去将对应的语句分词,将其权重和分词结果一并存入数据 当用户搜索数据时候,再根据权重将结果排名、打分 将返回结果呈现给用户 Elasticsearch可以用于搜索各种文档。它提供可扩展的搜索,具有接近实时的搜索,并支持多租户。
相关文章
|
2天前
|
JavaScript 安全 Java
智慧产科一体化管理平台源码,基于Java,Vue,ElementUI技术开发,二开快捷
智慧产科一体化管理平台覆盖从备孕到产后42天的全流程管理,构建科室协同、医患沟通及智能设备互联平台。通过移动端扫码建卡、自助报道、智能采集数据等手段优化就诊流程,提升孕妇就诊体验,并实现高危孕产妇五色管理和孕妇学校三位一体化管理,全面提升妇幼健康宣教质量。
28 12
|
5天前
|
机器学习/深度学习 Java PyTorch
Java工程师如何理解张量?
刚接触AI和PyTorch,理解“张量(Tensor)”是入门关键。张量可类比为Java中的多维数组,但更强大,尤其在AI领域支持GPU加速、自动求导等特性。它不仅能高效存储数据,还能进行复杂运算,是深度学习的核心数据结构。掌握张量的维度、数据类型及GPU加速特性,对学习PyTorch至关重要。
33 3
|
25天前
|
前端开发 Java 程序员
菜鸟之路day02-04拼图小游戏开发一一JAVA基础综合项目
本项目基于黑马程序员教程,涵盖面向对象进阶、继承、多态等知识,历时约24小时完成。项目去除了登录和注册模块,专注于单机游戏体验。使用Git进行版本管理,代码托管于Gitee。项目包含窗体搭建、事件监听、图片加载与打乱、交互逻辑实现、菜单功能及美化界面等内容。通过此项目,巩固了Java基础并提升了实际开发能力。 仓库地址:[https://gitee.com/zhang-tenglan/puzzlegame.git](https://gitee.com/zhang-tenglan/puzzlegame.git)
42 6
|
28天前
|
Java 应用服务中间件 API
【潜意识Java】javaee中的SpringBoot在Java 开发中的应用与详细分析
本文介绍了 Spring Boot 的核心概念和使用场景,并通过一个实战项目演示了如何构建一个简单的 RESTful API。
38 5
|
28天前
|
前端开发 Java 数据库连接
【潜意识Java】深度解读JavaWeb开发在Java学习中的重要性
深度解读JavaWeb开发在Java学习中的重要性
29 4
|
28天前
|
SQL Java API
|
28天前
|
前端开发 Java 数据库连接
Java后端开发-使用springboot进行Mybatis连接数据库步骤
本文介绍了使用Java和IDEA进行数据库操作的详细步骤,涵盖从数据库准备到测试类编写及运行的全过程。主要内容包括: 1. **数据库准备**:创建数据库和表。 2. **查询数据库**:验证数据库是否可用。 3. **IDEA代码配置**:构建实体类并配置数据库连接。 4. **测试类编写**:编写并运行测试类以确保一切正常。
52 2
|
2月前
|
移动开发 前端开发 Java
Java最新图形化界面开发技术——JavaFx教程(含UI控件用法介绍、属性绑定、事件监听、FXML)
JavaFX是Java的下一代图形用户界面工具包。JavaFX是一组图形和媒体API,我们可以用它们来创建和部署富客户端应用程序。 JavaFX允许开发人员快速构建丰富的跨平台应用程序,允许开发人员在单个编程接口中组合图形,动画和UI控件。本文详细介绍了JavaFx的常见用法,相信读完本教程你一定有所收获!
1328 1
Java最新图形化界面开发技术——JavaFx教程(含UI控件用法介绍、属性绑定、事件监听、FXML)
|
1月前
|
监控 JavaScript 数据可视化
建筑施工一体化信息管理平台源码,支持微服务架构,采用Java、Spring Cloud、Vue等技术开发。
智慧工地云平台是专为建筑施工领域打造的一体化信息管理平台,利用大数据、云计算、物联网等技术,实现施工区域各系统数据汇总与可视化管理。平台涵盖人员、设备、物料、环境等关键因素的实时监控与数据分析,提供远程指挥、决策支持等功能,提升工作效率,促进产业信息化发展。系统由PC端、APP移动端及项目、监管、数据屏三大平台组成,支持微服务架构,采用Java、Spring Cloud、Vue等技术开发。
|
2月前
|
缓存 算法 搜索推荐
Java中的算法优化与复杂度分析
在Java开发中,理解和优化算法的时间复杂度和空间复杂度是提升程序性能的关键。通过合理选择数据结构、避免重复计算、应用分治法等策略,可以显著提高算法效率。在实际开发中,应该根据具体需求和场景,选择合适的优化方法,从而编写出高效、可靠的代码。
49 6