性能调优读书笔记（上篇）

一、Amdahl定律

加速=优化前耗时/优化后耗时比
公式图：

二、设计模式

1、单例模式

静态内部类的方式：

/**
 * 内部类的单例模式
 */
public class StaticSingleton {
    private StaticSingleton(){
        System.out.println("aaa");
    }

    private static class StaticSingletonHolder{
       private static StaticSingleton singleton=new StaticSingleton();
    }

    public static StaticSingleton getInstance(){
        return StaticSingletonHolder.singleton;
    }
}

除了反射机制强制调用私有构造函数，生成多个实例外，序列化和反序列化也可能会导致。

防止序列化的单例：

/**
 * 可以被串行化的单例
 */
public class SerSingleton implements Serializable {

    String name;

    private SerSingleton(){
        System.out.println("SerSingleton is create");
        name="SerSingleton";
    }

    private static SerSingleton instance=new SerSingleton();

    public static SerSingleton getInstance(){
        return instance;
    }

    public static void createString(){
        System.out.println("createString in Singleton");
    }

    //阻止生成新的实例，总是返回当前对象
    private Object readResolve(){
        return instance;
    }
}

关键是实现了readResolve方法

2、代理模式

1、代理模式用于延迟加载

2、动态代理
动态代理是指再运行时，动态生成代理类。

注意：动态代理使用字节码动态生成加载技术，在运行时生成并加载类。

常见的有jdk动态代理，cglib和javassist三种方式。

JDK方式：

/**
 * JDK的动态代理
 */
public class JdkDBQueryHandler implements InvocationHandler {

    IDBQuery real=null;

    @Override
    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        if(real==null){
            real=new DBQuery();
        }
        return real.request();
    }

    public static IDBQuery createJdkProxy(){
        IDBQuery jdkProxy=(IDBQuery)Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(),new Class[]{IDBQuery.class},
                new JdkDBQueryHandler());
        return jdkProxy;
    }
}

CGLIB:

/**
 * cglib方式
 */
public class CglibDBQueryInterceptor implements MethodInterceptor {

    IDBQuery real=null;

    @Override
    public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
        if(real==null){
            real=new DBQuery();
        }
        return real.request();
    }

    public static IDBQuery createCglibProxy(){
        Enhancer enhancer=new Enhancer();
        enhancer.setCallback(new CglibDBQueryInterceptor());    //指定切入器
        enhancer.setInterfaces(new Class[]{IDBQuery.class});
        IDBQuery cglibQuery=(IDBQuery)enhancer.create();
        return cglibQuery;
    }
}

结论：jdk方式创建对象很快，但是调用方法较慢。

Hibernate中代理模式的应用：

User u=(User)HibernateSessionFactory.getSession().load(User.class,1);
System.out.print(u.getClass().getName());
System.out.print(u.getName());

以上代码中，load方法后，并没有查询数据库，在调用u.getName()时才查询的数据库，这就是Hibernate用代理模式做了延迟加载。

3、享元模式

概念：如果在一个系统中存在多个相同的对象，那么只需要共享一份对象的拷贝，而不必每一次使用都创建新的对象。
功能组件如图：

注意：享元模式时为数不多的只为了提升系统性能而生的设计模式。他的主要作用就是复用大对象，节省内存和对象创建时间。

享元模式和对象池的最大不同在于：享元模式是不能互相替代的，他们有

/**
 * 报表接口
 */
public interface IReportManager {
    String createReport();
}

/**
 * 员工报表
 */
public class EmployeeReportManager implements IReportManager {

    //租户ID
    protected String   tenanId=null;

    public EmployeeReportManager(String tenanId) {
        this.tenanId = tenanId;
    }

    @Override
    public String createReport() {
        return "this is a employee Report";
    }
}

/**
 * 财务报表
 */
public class FinancialReportManager implements IReportManager {

    //租户ID
    protected String   tenanId=null;

    public FinancialReportManager(String tenanId) {
        this.tenanId = tenanId;
    }

    @Override
    public String createReport() {
        return "this is a Financial Report";
    }
}

/**
 * 享元工厂类
 * 保证同一个id获取到的是同一个对象
 */
public class ReportManagerFactory {
    Map<String,IReportManager> financialReportManager=new HashMap<>();
    Map<String,IReportManager> employeeReportManager=new HashMap<>();
    IReportManager getFinancialReportManager(String tenantId){
        IReportManager r=financialReportManager.get(tenantId);
        if(r==null){
            r=new FinancialReportManager(tenantId);
            financialReportManager.put(tenantId,r);
        }
        return r;
    }

    IReportManager getEmployeeReportManager(String tenantId){
        IReportManager r=employeeReportManager.get(tenantId);
        if(r==null){
            r=new EmployeeReportManager(tenantId);
            employeeReportManager.put(tenantId,r);
        }
        return r;
    }
}

4、装饰者模式

装饰者（Decorator）和被装饰者（ConcreteComponent）拥有相同的接口，装饰者可以在被装饰者的方法上加上特定的前后置处理，增强被装饰者的功能。

/**
 * 接口
 */
public interface IPacketCreator {
    String handleContent();
}

public abstract class PacketDecorator implements IPacketCreator {

    IPacketCreator iPacketCreator;

    public PacketDecorator(IPacketCreator iPacketCreator) {
        this.iPacketCreator = iPacketCreator;
    }
}

public class PacketHTMLHeaderCreator extends PacketDecorator {

    public PacketHTMLHeaderCreator(IPacketCreator iPacketCreator) {
        super(iPacketCreator);
    }

    /**
     * 将数据封装成html格式
     * @return
     */
    @Override
    public String handleContent() {
        StringBuffer sb=new StringBuffer();
        sb.append("");
        sb.append("");
        sb.append(iPacketCreator.handleContent());
        sb.append("");
        sb.append("\n");
        return sb.toString();
    }
}

public class PacketHTTPHeaderCreator extends PacketDecorator {

    public PacketHTTPHeaderCreator(IPacketCreator iPacketCreator) {
        super(iPacketCreator);
    }

    @Override
    public String handleContent() {
        StringBuffer sb=new StringBuffer();
        sb.append("Cache-Control:no-cache\n");
        sb.append(iPacketCreator.handleContent());
        return sb.toString();
    }
}

使用类：

@Test
    public void test3(){
        IPacketCreator iPacketCreator = new PacketHTTPHeaderCreator(new PacketHTMLHeaderCreator(new PacketBodyCreator()));
        System.out.println(iPacketCreator.handleContent());
    }

5、观察者模式

在软件系统中，当一个对象的行为依赖于另一个对象的状态时，观察者模式就非常有用。

代码示例如下：

package com.mmc.concurrentcystudy.design.guanchazhe;

import java.util.Observable;
import java.util.Observer;

/**
 * 读者类，实现了观察者接口
 */
public class Reader implements Observer {

    private String name;

    public Reader(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    /**
     * 关注作者
     * @param writerName
     */
    public void subscribe(String writerName){
        WriterManager.getInstance().getWriter(writerName).addObserver(this);
    }


    /**
     * 取消关注
     * @param writerName
     */
    public void unsunbscribe(String writerName){
        WriterManager.getInstance().getWriter(writerName).deleteObserver(this);
    }

    /**
     * 业务方法
     * @param o
     * @param arg
     */
    @Override
    public void update(Observable o, Object arg) {
        if(o instanceof Writer){
            Writer writer=(Writer)o;
            System.out.println(name+"知道"+writer.getName()+"发布了新书《"+writer.getLastNovel()+"》");
        }
    }
}

package com.mmc.concurrentcystudy.design.guanchazhe;

import java.util.Observable;

/**
 * 作者类，要继承自被观察者类
 */
public class Writer extends Observable {

    private String name;      //作者的名称

    private String lastNovel;    //记录作者最新发布的小说

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getLastNovel() {
        return lastNovel;
    }

    public void setLastNovel(String lastNovel) {
        this.lastNovel = lastNovel;
    }


    public Writer(String name) {
        this.name = name;
        WriterManager.getInstance().add(this);
    }

    //发布新书
    public void addNovel(String novel){
        System.out.println(name+"发布了新书:《"+novel+"》");
        lastNovel=novel;
        setChanged();
        notifyObservers();
    }
}

package com.mmc.concurrentcystudy.design.guanchazhe;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * 管理器，保持一份独有的作者列表
 */
public class WriterManager {

    private Map map=new HashMap<>();
    public void add(Writer writer){
        map.put(writer.getName(),writer);
    }

    public Writer getWriter(String name){
        return map.get(name);
    }

    //单例
    private WriterManager(){}

    public static WriterManager getInstance(){
        return WriterManagerInstance.writerManager;
    }

    private static  class WriterManagerInstance{
        private static WriterManager writerManager=new WriterManager();
    }
}

测试方法：

@Test
    public void test4(){
        Reader reader=new Reader("小明");
        Reader reader2=new Reader("小红");
        Reader reader3=new Reader("小李");

        Writer writer=new Writer("韩寒");
        Writer writer2=new Writer("李敖");

        reader.subscribe("韩寒");
        reader2.subscribe("韩寒");
        reader3.subscribe("李敖");

        writer.addNovel("三重门");
        writer2.addNovel("不知道");
    }

三、常见的优化组件

1、缓冲

示意图：

IO操作很容易形成性能瓶颈，所以尽可能加入缓冲组件。

2、缓存

缓存是为了系统性能而开辟的内存空间。最为简单的缓存是使用HashMap，但是这样做会遇到很多问题，比如不知道合适清理无效的数据，如何防止数据过多而内存溢出。

现在有很多缓存框架，如EHCache，OSCache，JBossCache等。

3、对象复用-“池”

如果一个类被频繁的使用，那么不必每次都生成一个实例，可以将这个实例保存在一个池中，待需要的时候直接从池中获取。这个池就称为对象池。

Apache中提供了一个Jakarta Commons Pool对象池组件，可以直接使用。

API列表：

public interface ObjectPool extends Closeable {
    //从对象池中获取到一个对象
    T borrowObject() throws Exception, NoSuchElementException, IllegalStateException;

    //对象返回给对象池
    void returnObject(T var1) throws Exception;
    }

Common Pool中内置了3个对象池，分别是StackObjectPool，GenericObjectPool，SoftReferenceObjectPool。

• StackObjectPool：利用Stack来保存对象，可以指定初始化大小。

• GenericObjectPool：是一个通用的对象池，可以设定对象池的容量，也可以设定无可用对象时应该怎样，有一个复杂的构造函数来定义这些行为。
  

• SoftReferenceObjectPool：使用的是ArrayList保存，保存的是对象的软引用。

使用示例：

/**
 * 对象池
 */
public class PoolFactory extends BasePooledObjectFactory