🟡第二章： 接口性能优化
接口性能优化对于从事后端开发的同学来说，肯定再熟悉不过了，因为它是一个跟开发语言无关的公共问题。
该问题说简单也简单，说复杂也复杂。
有时候，只需加个索引就能解决问题。
有时候，需要做代码重构。
有时候，需要增加缓存。
有时候，需要引入一些中间件，比如mq。
有时候，需要需要分库分表。
有时候，需要拆分服务。
等；
导致接口性能问题的原因千奇百怪，不同的项目不同的接口，原因可能也不一样。
本文我总结了一些行之有效的，优化接口性能的办法，给有需要的朋友一个参考。
1.索引
接口性能优化大家第一个想到的可能是：优化索引。
没错，优化索引的成本是最小的。
你通过查看线上日志或者监控报告，查到某个接口用到的某条sql语句耗时比较长。
这时你可能会有下面这些疑问：
该sql语句加索引了没？
加的索引生效了没？
mysql选错索引了没？
最近无意间获得一份BAT大厂大佬写的刷题笔记，一下子打通了我的任督二脉，越来越觉得算法没有想象中那么难了。
1.1 没加索引
sql语句中where条件的关键字段，或者order by后面的排序字段，忘了加索引，这个问题在项目中很常见。
项目刚开始的时候，由于表中的数据量小，加不加索引sql查询性能差别不大。
后来，随着业务的发展，表中数据量越来越多，就不得不加索引了。
可以通过命令：
show index from `order`;
能单独查看某张表的索引情况。
也可以通过命令：
show create table `order`;
查看整张表的建表语句，里面同样会显示索引情况。
通过ALTER TABLE命令可以添加索引：
ALTER TABLE `order` ADD INDEX idx_name (name);
也可以通过CREATE INDEX命令添加索引：
CREATE INDEX idx_name ON `order` (name);
不过这里有一个需要注意的地方是：想通过命令修改索引，是不行的。
目前在mysql中如果想要修改索引，只能先删除索引，再重新添加新的。
删除索引可以用DROP INDEX命令：
ALTER TABLE `order` DROP INDEX idx_name;
用DROP INDEX命令也行：
DROP INDEX idx_name ON `order`;
1.2 索引没生效
通过上面的命令我们已经能够确认索引是有的，但它生效了没？此时你内心或许会冒出这样一个疑问。
那么，如何查看索引有没有生效呢？
答：可以使用explain命令，查看mysql的执行计划，它会显示索引的使用情况。
例如：
explain select * from `order` where code='002';
结果：
通过这几列可以判断索引使用情况，执行计划包含列的含义如下图所示：
说实话，sql语句没有走索引，排除没有建索引之外，最大的可能性是索引失效了。
下面说说索引失效的常见原因：
如果不是上面的这些原因，则需要再进一步排查一下其他原因。
1.3 选错索引
此外，你有没有遇到过这样一种情况：明明是同一条sql，只有入参不同而已。有的时候走的索引a，有的时候却走的索引b？
没错，有时候mysql会选错索引。
必要时可以使用force index来强制查询sql走某个索引。
至于为什么mysql会选错索引，后面有专门的文章介绍的，这里先留点悬念。
2. sql优化
如果优化了索引之后，也没啥效果。
接下来试着优化一下sql语句，因为它的改造成本相对于java代码来说也要小得多。
下面给大家列举了sql优化的15个小技巧：
由于这些技巧在我之前的文章中已经详细介绍过了，在这里我就不深入了。
3. 远程调用
很多时候，我们需要在某个接口中，调用其他服务的接口。
比如有这样的业务场景：
在用户信息查询接口中需要返回：用户名称、性别、等级、头像、积分、成长值等信息。
而用户名称、性别、等级、头像在用户服务中，积分在积分服务中，成长值在成长值服务中。为了汇总这些数据统一返回，需要另外提供一个对外接口服务。
于是，用户信息查询接口需要调用用户查询接口、积分查询接口 和 成长值查询接口，然后汇总数据统一返回。
调用过程如下图所示：
调用远程接口总耗时 530ms = 200ms + 150ms + 180ms
显然这种串行调用远程接口性能是非常不好的，调用远程接口总的耗时为所有的远程接口耗时之和。
那么如何优化远程接口性能呢？
3.1 并行调用
上面说到，既然串行调用多个远程接口性能很差，为什么不改成并行呢？
如下图所示：
调用远程接口总耗时 200ms = 200ms（即耗时最长的那次远程接口调用）
在java8之前可以通过实现Callable接口，获取线程返回结果。
java8以后通过CompleteFuture类实现该功能。我们这里以CompleteFuture为例：
public UserInfo getUserInfo(Long id) throws InterruptedException, ExecutionException { final UserInfo userInfo = new UserInfo(); CompletableFuture userFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { getRemoteUserAndFill(id, userInfo); return Boolean.TRUE; }, executor); CompletableFuture bonusFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { getRemoteBonusAndFill(id, userInfo); return Boolean.TRUE; }, executor); CompletableFuture growthFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> { getRemoteGrowthAndFill(id, userInfo); return Boolean.TRUE; }, executor); CompletableFuture.allOf(userFuture, bonusFuture, growthFuture).join(); userFuture.get(); bonusFuture.get(); growthFuture.get(); return userInfo; }
温馨提醒一下，这两种方式别忘了使用线程池。示例中我用到了executor，表示自定义的线程池，为了防止高并发场景下，出现线程过多的问题。
3.2 数据异构
上面说到的用户信息查询接口需要调用用户查询接口、积分查询接口 和 成长值查询接口，然后汇总数据统一返回。
那么，我们能不能把数据冗余一下，把用户信息、积分和成长值的数据统一存储到一个地方，比如：redis，存的数据结构就是用户信息查询接口所需要的内容。然后通过用户id，直接从redis中查询数据出来，不就OK了？
如果在高并发的场景下，为了提升接口性能，远程接口调用大概率会被去掉，而改成保存冗余数据的数据异构方案。
但需要注意的是，如果使用了数据异构方案，就可能会出现数据一致性问题。
用户信息、积分和成长值有更新的话，大部分情况下，会先更新到数据库，然后同步到redis。但这种跨库的操作，可能会导致两边数据不一致的情况产生。
4. 重复调用
重复调用在我们的日常工作代码中可以说随处可见，但如果没有控制好，会非常影响接口的性能。
不信，我们一起看看。
4.1 循环查数据库
有时候，我们需要从指定的用户集合中，查询出有哪些是在数据库中已经存在的。
实现代码可以这样写：
public List<User> queryUser(List<User> searchList) { if (CollectionUtils.isEmpty(searchList)) { return Collections.emptyList(); } List<User> result = Lists.newArrayList(); searchList.forEach(user -> result.add(userMapper.getUserById(user.getId()))); return result; }
这里如果有50个用户，则需要循环50次，去查询数据库。我们都知道，每查询一次数据库，就是一次远程调用。
如果查询50次数据库，就有50次远程调用，这是非常耗时的操作。
那么，我们如何优化呢？
具体代码如下：
public List<User> queryUser(List<User> searchList) { if (CollectionUtils.isEmpty(searchList)) { return Collections.emptyList(); } List<Long> ids = searchList.stream().map(User::getId).collect(Collectors.toList()); return userMapper.getUserByIds(ids); }
提供一个根据用户id集合批量查询用户的接口，只远程调用一次，就能查询出所有的数据。
这里有个需要注意的地方是：id集合的大小要做限制，最好一次不要请求太多的数据。要根据实际情况而定，建议控制每次请求的记录条数在500以内。
4.2 死循环
有些小伙伴看到这个标题，可能会感到有点意外，死循环也算？
代码中不是应该避免死循环吗？为啥还是会产生死循环？
有时候死循环是我们自己写的，例如下面这段代码：
while(true) { if(condition) { break; } System.out.println("do samething"); }
这里使用了while(true)的循环调用，这种写法在CAS自旋锁中使用比较多。
当满足condition等于true的时候，则自动退出该循环。
如果condition条件非常复杂，一旦出现判断不正确，或者少写了一些逻辑判断，就可能在某些场景下出现死循环的问题。
出现死循环，大概率是开发人员人为的bug导致的，不过这种情况很容易被测出来。
还有一种隐藏的比较深的死循环，是由于代码写的不太严谨导致的。如果用正常数据，可能测不出问题，但一旦出现异常数据，就会立即出现死循环。
4.3 无限递归
如果想要打印某个分类的所有父分类，可以用类似这样的递归方法实现：
public void printCategory(Category category) { if(category == null || category.getParentId() == null) { return; } System.out.println("父分类名称："+ category.getName()); Category parent = categoryMapper.getCategoryById(category.getParentId()); printCategory(parent); }
正常情况下，这段代码是没有问题的。
但如果某次有人误操作，把某个分类的parentId指向了它自己，这样就会出现无限递归的情况。导致接口一直不能返回数据，最终会发生堆栈溢出。
建议写递归方法时，设定一个递归的深度，比如：分类最大等级有4级，则深度可以设置为4。然后在递归方法中做判断，如果深度大于4时，则自动返回，这样就能避免无限循环的情况。
5. 异步处理
有时候，我们接口性能优化，需要重新梳理一下业务逻辑，看看是否有设计上不太合理的地方。
比如有个用户请求接口中，需要做业务操作，发站内通知，和记录操作日志。为了实现起来比较方便，通常我们会将这些逻辑放在接口中同步执行，势必会对接口性能造成一定的影响。
接口内部流程图如下：
这个接口表面上看起来没有问题，但如果你仔细梳理一下业务逻辑，会发现只有业务操作才是核心逻辑，其他的功能都是非核心逻辑。
在这里有个原则就是：核心逻辑可以同步执行，同步写库。非核心逻辑，可以异步执行，异步写库。
上面这个例子中，发站内通知和用户操作日志功能，对实时性要求不高，即使晚点写库，用户无非是晚点收到站内通知，或者运营晚点看到用户操作日志，对业务影响不大，所以完全可以异步处理。
通常异步主要有两种：多线程 和 mq。
5.1 线程池
使用线程池改造之后，接口逻辑如下：
发站内通知和用户操作日志功能，被提交到了两个单独的线程池中。
这样接口中重点关注的是业务操作，把其他的逻辑交给线程异步执行，这样改造之后，让接口性能瞬间提升了。
但使用线程池有个小问题就是：如果服务器重启了，或者是需要被执行的功能出现异常了，无法重试，会丢数据。
那么这个问题该怎么办呢？
5.2 mq
使用mq改造之后，接口逻辑如下：
对于发站内通知和用户操作日志功能，在接口中并没真正实现，它只发送了mq消息到mq服务器。然后由mq消费者消费消息时，才真正的执行这两个功能。
这样改造之后，接口性能同样提升了，因为发送mq消息速度是很快的，我们只需关注业务操作的代码即可。
6. 避免大事务
很多小伙伴在使用spring框架开发项目时，为了方便，喜欢使用@Transactional注解提供事务功能。
没错，使用@Transactional注解这种声明式事务的方式提供事务功能，确实能少写很多代码，提升开发效率。
但也容易造成大事务，引发其他的问题。
下面用一张图看看大事务引发的问题。
从图中能够看出，大事务问题可能会造成接口超时，对接口的性能有直接的影响。
我们该如何优化大事务呢？
少用@Transactional注解
将查询(select)方法放到事务外
事务中避免远程调用
事务中避免一次性处理太多数据
有些功能可以非事务执行
有些功能可以异步处理
关于大事务问题我的另一篇文章《让人头痛的大事务问题到底要如何解决？》，它里面做了非常详细的介绍，如果大家感兴趣可以看看。
