Java性能优化，操作系统内核性能调优，JYM优化，Tomcat调优

文章目录

• Java性能优化
• 尽量在合适的场合使用单例
• 尽量避免随意使用静态变量
• 尽量避免过多过常地创建Java对象
• 尽量使用final修饰符
• 尽量使用局部变量
• 尽量处理好包装类型和基本类型两者的使用场所
• 慎用synchronized，尽量减小synchronize的方法
• 尽量不要使用finalize方法
• 尽量使用基本数据类型代替对象
• 多线程在未发生线程安全前提下应尽量使用HashMap、ArrayList
• 尽量合理的创建HashMap
• 尽量减少对变量的重复计算
• 尽量避免不必要的创建
• 尽量在finally块中释放资源
• 尽量使用移位来代替'a/b'的操作
• 尽量使用移位来代替'a*b'的操作
• 尽量确定StringBuffer的容量
• 尽量早释放无用对象的引用
• 尽量避免使用split
• ArrayList & LinkedList
• 尽量使用System.arraycopy ()代替通过来循环复制数组
• 尽量缓存经常使用的对象
• 慎用异常
• 尽量重用对象
• 不要重复初始化变量
• 过分的创建对象会消耗系统的大量内存，严重时，会导致内存泄漏，因此，保证过期的对象的及时回收具有重要意义。JVM的GC并非十分智能，因此建议在对象使用完毕后，手动设置成null。
• 在使用同步机制时，应尽量使用方法同步代替代码块同步。
• 不要在循环中使用Try/Catch语句，应把Try/Catch放在循环最外层
• 不用new关键字创建对象的实例
• 不要将数组声明为：public static final
• HaspMap的遍历：
• array(数组)和ArrayList的使用
• StringBuffer,StringBuilder的区别在于
• 尽量使用基本数据类型代替对象。
• 应尽可能避免使用内在的GET,SET方法。
• 避免枚举，浮点数的使用。
• 操作系统内核优化
• jvm层面优化：
• JDK7:
• JDK8:
• Tomcat调优

Java性能优化

尽量在合适的场合使用单例

使用单例可以减轻加载的负担，缩短加载的时间，提高加载的效率，但并不是所有地方都适用于单例，简单来说，单例主要适用于以下三个方面：

• 第一，控制资源的使用，通过线程同步来控制资源的并发访问；
• 第二，控制实例的产生，以达到节约资源的目的；
• 第三，控制数据共享，在不建立直接关联的条件下，让多个不相关的进程或线程之间实现通信。

尽量避免随意使用静态变量

当某个对象被定义为static变量所引用，那么GC通常是不会回收这个对象所占有的内存，如

public class A{
	private static B b = new B();
}

此时静态变量b的生命周期与A类同步，如果A类不会卸载，那么b对象会常驻内存，直到程序终止。

尽量避免过多过常地创建Java对象

尽量避免在经常调用的方法，循环中new对象，由于系统不仅要花费时间来创建对象，而且还要花时间对这些对象进行垃圾回收和处理，在我们可以控制的范围内，最大限度地重用对象，最好能用基本的数据类型或数组来替代对象。

尽量使用final修饰符

带有final修饰符的类是不可派生的。在JAVA核心API中，有许多应用final的例子，例如java、lang、String，为String类指定final防止了使用者覆盖length()方法。另外，如果一个类是final的，则该类所有方法都是final的。java编译器会寻找机会内联（inline）所有的final方法（这和具体的编译器实现有关），此举能够使性能平均提高50%。

如：让访问实例内变量的getter/setter方法变成”final：

简单的getter/setter方法应该被置成final，这会告诉编译器，这个方法不会被重载，所以，可以变成”inlined”,例子：

尽量使用局部变量

调用方法时传递的参数以及在调用中创建的临时变量都保存在栈（Stack）中，速度较快；其他变量，如静态变量、实例变量等，都在堆（Heap）中创建，速度较慢。

尽量处理好包装类型和基本类型两者的使用场所

虽然包装类型和基本类型在使用过程中是可以相互转换，但它们两者所产生的内存区域是完全不同的，基本类型数据产生和处理都在栈中处理，包装类型是对象，是在堆中产生实例。在集合类对象，有对象方面需要的处理适用包装类型，其他的处理提倡使用基本类型。

慎用synchronized，尽量减小synchronize的方法

都知道，实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。synchronize方法被调用时，直接会把当前对象锁了，在方法执行完之前其他线程无法调用当前对象的其他方法。所以，synchronize的方法尽量减小，并且应尽量使用方法同步代替代码块同步。

尽量不要使用finalize方法

实际上，将资源清理放在finalize方法中完成是非常不好的选择，由于GC的工作量很大，尤其是回收Young代内存时，大都会引起应用程序暂停，所以再选择使用finalize方法进行资源清理，会导致GC负担更大，程序运行效率更差。

尽量使用基本数据类型代替对象

String str = "hello";

上面这种方式会创建一个“hello”字符串，而且JVM的字符缓存池还会缓存这个字符串；

String str = new String("hello");

此时程序除创建字符串外，str所引用的String对象底层还包含一个char[]数组，这个char[]数组依次存放了h,e,l,l,o

多线程在未发生线程安全前提下应尽量使用HashMap、ArrayList

HashTable、Vector等使用了同步机制，降低了性能。

尽量合理的创建HashMap

当你要创建一个比较大的hashMap时，充分利用这个构造函数

public HashMap(int initialCapacity,float loadFactor);

尽量减少对变量的重复计算

如：

for (int i=0;i<list.size();i++)

应该改为：

for(int i=0;len=list.size();i<len;i++)

尽量避免不必要的创建

如：

A a = new A();
if(i==1){
	list.add(a);
}

应该改为

if(i==1){
	A a = new A();
	lista.add(a);
}

尽量在finally块中释放资源

程序中使用到的资源应当被释放，以避免资源泄漏，这最好在finally块中去做。不管程序执行的结果如何，finally块总是会执行的，以确保资源的正确关闭。

尽量使用移位来代替’a/b’的操作

"/"是一个代价很高的操作，使用移位的操作将会更快和更有效.

如：

int num = a/4;
int num = a/8;

应该改为：

int num = a>>2;
int num = a>>3;

尽量使用移位来代替’a*b’的操作

同样的，对于’*'操作，使用移位的操作将会更快和更有效

如：

int num = a*4;

改为：

int num = a<<2;

尽量确定StringBuffer的容量

StringBuffer 的构造器会创建一个默认大小（通常是16）的字符数组。在使用中，如果超出这个大小，就会重新分配内存，创建一个更大的数组，并将原先的数组复制过来，再丢弃旧的数组。在大多数情况下，你可以在创建 StringBuffer的时候指定大小，这样就避免了在容量不够的时候自动增长，以提高性能。

如：

StringBuffer buffer = new StringBuffer(1000);

尽量早释放无用对象的引用

尽量避免使用split

除非是必须的，否则应该避免使用split，split由于支持正则表达式，所以效率比较低，如果是频繁的几十，几百万的调用将会耗费大量资源，如果确实需要频繁的调用split，可以考虑使用apache的StringUtils.split(string,char)，频繁split的可以缓存结果。

ArrayList & LinkedList

一个是线性表，一个是链表，一句话，随机查询尽量使用ArrayList，ArrayList优于LinkedList，LinkedList还要移动指针，添加删除的操作LinkedList优于ArrayList，ArrayList还要移动数据，不过这是理论性分析，事实未必如此，重要的是理解好2者得数据结构，对症下药。

尽量使用System.arraycopy ()代替通过来循环复制数组

尽量缓存经常使用的对象

尽可能将经常使用的对象进行缓存，可以使用数组，或HashMap的容器来进行缓存，但这种方式可能导致系统占用过多的缓存，性能下降，推荐可以使用一些第三方的开源工具，如EhCache，Oscache进行缓存，他们基本都实现了FIFO/FLU等缓存算法。

慎用异常

当创建一个异常时，需要收集一个栈跟踪(stack track)，这个栈跟踪用于描述异常是在何处创建的。构建这些栈跟踪时需要为运行时栈做一份快照，正是这一部分开销很大。当需要创建一个 Exception 时，JVM 不得不说：先别动，我想就您现在的样子存一份快照，所以暂时停止入栈和出栈操作。栈跟踪不只包含运行时栈中的一两个元素，而是包含这个栈中的每一个元素。

如果您创建一个 Exception ，就得付出代价，好在捕获异常开销不大，因此可以使用 try-catch 将核心内容包起来。从技术上讲，你甚至可以随意地抛出异常，而不用花费很大的代价。招致性能损失的并不是 throw 操作——尽管在没有预先创建异常的情况下就抛出异常是有点不寻常。真正要花代价的是创建异常，幸运的是，好的编程习惯已教会我们，不应该不管三七二十一就抛出异常。异常是为异常的情况而设计的，使用时也应该牢记这一原则。

尽量重用对象

特别是String对象的使用中，出现字符串连接情况时应使用StringBuffer代替，由于系统不仅要花时间生成对象，以后可能还需要花时间对这些对象进行垃圾回收和处理。因此生成过多的对象将会给程序的性能带来很大的影响。

不要重复初始化变量

默认情况下，调用类的构造函数时，java会把变量初始化成确定的值，所有的对象被设置成null，整数变量设置成0，float和double变量设置成0.0，逻辑值设置成false。当一个类从另一个类派生时，这一点尤其应该注意，因为用new关键字创建一个对象时，构造函数链中的所有构造函数都会被自动调用。

这里有个注意，给成员变量设置初始值但需要调用其他方法的时候，最好放在一个方法。比如initXXX()中，因为直接调用某方法赋值可能会因为类尚未初始化而抛空指针异常，如：public int state = this.getState()。

过分的创建对象会消耗系统的大量内存，严重时，会导致内存泄漏，因此，保证过期的对象的及时回收具有重要意义。JVM的GC并非十分智能，因此建议在对象使用完毕后，手动设置成null。

在使用同步机制时，应尽量使用方法同步代替代码块同步。

不要在循环中使用Try/Catch语句，应把Try/Catch放在循环最外层

Error是获取系统错误的类，或者说是虚拟机错误的类。不是所有的错误Exception都能获取到的，虚拟机报错Exception就获取不到，必须用Error获取。

不用new关键字创建对象的实例

用new关键词创建类的实例时，构造函数链中的所有构造函数都会被自动调用。但如果一个对象实现了Cloneable接口，我们可以调用它的clone()方法。clone()方法不会调用任何类构造函数。

下面是Factory模式的一个典型实现：

public static Credit getNewCredit(){
	return new Credit();
}

改进后的代码使用clone()方法：

private static Credit BaseCredit = new Credit();
public static Credit getNewCredit(){
	return (Credit)BaseCredit.clone();
}

不要将数组声明为：public static final

HaspMap的遍历：

利用散列值取出相应的Entry做比较得到结果，取得entry的值之后直接取key和value。

array(数组)和ArrayList的使用

array 数组效率最高，但容量固定，无法动态改变，ArrayList容量可以动态增长，但牺牲了效率。

StringBuffer,StringBuilder的区别在于

java.lang.StringBuffer 线程安全的可变字符序列。一个类似于String的字符串缓冲区，但不能修改。StringBuilder与该类相比，通常应该优先使用StringBuilder类，因为它支持所有相同的操作，但由于它不执行同步，所以速度更快。

为了获得更好的性能，在构造StringBuffer或StringBuilder时应尽量指定她的容量。当然如果不超过16个字符时就不用了。 相同情况下，使用StringBuilder比使用StringBuffer仅能获得10%~15%的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。综合考虑还是建议使用StringBuffer。

尽量使用基本数据类型代替对象。

应尽可能避免使用内在的GET,SET方法。

避免枚举，浮点数的使用。

操作系统内核优化

net.ipv4.tcpmaxtwbuckets = 6000 
timewait 的数量，默认是180000。
net.ipv4.iplocalportrange = 1024 65000 
允许系统打开的端口范围。
net.ipv4.tcptwrecycle = 1 
启用timewait 快速回收。
net.ipv4.tcptwreuse = 1 
开启重用。允许将TIME-WAIT sockets 重新用于新的TCP 连接。
net.ipv4.tcpsyncookies = 1 
开启SYN Cookies，当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理。
net.core.somaxconn = 262144 
web 应用中listen函数的backlog默认会给我们内核参数的net.core.somaxconn限制到128，而nginx定义的NGXLISTENBACKLOG默认为511，所以有必要调整这个值。
net.core.netdevmaxbacklog = 262144 
每个网络接口接收数据包的速率比内核处理这些包的速率快时，允许送到队列的数据包的最大数目。
net.ipv4.tcpmaxorphans = 262144 
系统中最多有多少个TCP套接字不被关联到任何一个用户文件句柄上。如果超过这个数字，故而连接将即刻被复位并打印出警告信息。这个限制仅仅是为了防止简单的DoS攻击，不能过分依靠它或者人为地减小这个值，更应该增加这个值(如果增加了内存之后)。
net.ipv4.tcpmaxsynbacklog = 262144 
记录的那些尚未收到客户端确认信息的连接请求的最大值。对于有128M内存的系统而言，缺省值是1024，小内存的系统则是128。
net.ipv4.tcptimestamps = 0 
时间戳可以避免序列号的卷绕。一个1Gbps的链路肯定会遇到以前用过的序列号。时间戳能够让内核接受这种“异常”的数据包。这里需要将其关掉。
net.ipv4.tcpsynackretries = 1 
为了打开对端的连接，内核需要发送一个SYN 并附带一个回应前面一个SYN的ACK。也就是所谓三次握手中的第二次握手。这个设置决定了内核放弃连接之前发送SYN+ACK包的数量。
net.ipv4.tcpsynretries = 1 
在内核放弃建立连接之前发送SYN 包的数量。
net.ipv4.tcpfintimeout = 1 
如果套接字由本端要求关闭，这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2状态的时间。对端可以出错并永远不关闭连接，甚至意外当机。缺省值是60秒。2.2内核的通常值是180秒，3你可以按这个设置，但要记住的是，即使你的机器是一个轻载的WEB服务器，也有因为大量的死套接字而内存溢出的风险，FIN-WAIT-2的危险性比FIN-WAIT-1要小，因为它最多只能吃掉1.5K内存，但是它们的生存期长些。
net.ipv4.tcpkeepalive_time = 30 
当keepalive 起用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时。
内核参数优化设置在/etc/sysctl.conf文件中。

jvm层面优化：

JDK7:

Xms2G
Xmx2G
Xmn512m
PermSize=512M
MaxPermSize=512M
XX:+UseConcMarkSweepGC
XX:+CMSClassUnloadingEnabled
XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
verbose:gc 
XX:+PrintGCDetails
XX:+PrintGCTimeStamps
XX:+PrintGCDateStamps
Xloggc:/appl/gc.log 
XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75
XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

JDK8:

Xms2G
Xmx2G
Xmn512m
XX:MetaspaceSize=512M
XX:MaxMetaspaceSize=512M
XX:+UseConcMarkSweepGC
XX:+CMSClassUnloadingEnabled
XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
verbose:gc 
XX:+PrintGCDetails
XX:+PrintGCTimeStamps
XX:+PrintGCDateStamps
Xloggc:/appl/gc.log 
XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75
XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly

Tomcat调优

maxThreads - Tomcat线程池最多能起的线程数
maxConnections - Tomcat最多能并发处理的请求（连接）
acceptCount - Tomcat维护最大的对列数
minSpareThreads - Tomcat初始化的线程池大小或者说Tomcat线程池最少会有这么多线程。 比较容易弄混的是maxThreads和maxConnections这两个参数：

maxThreads是指Tomcat线程池做多能起的线程数
maxConnections则是Tomcat一瞬间做多能够处理的并发连接数。比如maxThreads=1000，maxConnections=800，假设某一瞬间的并发时1000，那么最终Tomcat的线程数将会是800，即同时处理800个请求，剩余200进入队列“排队”，如果acceptCount=100，那么有100个请求会被拒掉。
注意：根据前面所说，只是并发那一瞬间Tomcat会起800个线程处理请求，但是稳定后，某一瞬间可能只有很少的线程处于RUNNABLE状态，大部分线程是TIMED_WAITING，如果你的应用处理时间够快的话。所以真正决定Tomcat最大可能达到的线程数是maxConnections这个参数和并发数，当并发数超过这个参数则请求会排队，这时响应的快慢就看你的程序性能了。

//容器启动时进行,具体可参考org.apache.catalina.util.LifecycleBase#startInternal()

@Override

protected void startInternal() throws LifecycleException{
	//实例化任务队列  
    taskqueue = new TaskQueue(maxQueueSize);
    //自定义的线程工厂类,实现了JDK的ThreadFactory接口 
	TaskThreadFactory tf =new TaskThreadFactory(namePrefix,daemon,getThreadPriority());	
	//这里的ThreadPoolExecutor是tomcat自定义的,不是JDK的ThreadPoolExecutor
	executor =new ThreadPoolExecutor(getMinSpareThreads(), getMaxThreads(), maxIdleTime,TimeUnit.MILLISECONDS,taskqueue, tf);
	executor.setThreadRenewalDelay(threadRenewalDelay);
	//是否提前启动线程，如果为true，则提前初始化minSpareThreads个的线程，放入线程池内
	if(prestartminSpareThreads){
	    executor.prestartAllCoreThreads(); 
    }
    //设置任务容器的父级线程池对象
    taskqueue.setParent(executor);
    //设置容器启动状态
    setState(LifecycleState.STARTING);
}   

//JDK默认操作线程的方法,参考java.util.concurrent.Executor接口
@Override
public void execute(Runnable command) {
	if( executor != null ) {
		 try{
			 executor.execute(command);
			}catch (RejectedExecutionException rx) {
				//there could have been contention around the queue
				if(!(TaskQueue) executor.getQueue()).force(command)) throw new RejectedExecutionException("Work queue full.");
			}			 
		 else  throw new IllegalStateException("StandardThreadPool  not started");
}

//由于继承了org.apache.tomcat.util.threads.ResizableExecutor接口，所以可以重新定义线程池的大小
@Override
public boolean resizePool(int corePoolSize,int maximumPoolSize){
	if( executor  == null )
		return false;
		
	executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
	executor.setMaximumPoolSize(maximumPoolSize);
	return true;
}

Tomcat的线程池的名字也叫作ThreadPoolExecutor。