性能優(yōu)化

常見問題

• 性能優(yōu)化通用方法

  緩存：沒有什么性能問題是緩存解決不了的，如果有，那就再加一級緩存。緩存的本質(zhì)是加速訪問，需要用空間換時間，在緩存空間有限的情況下，需要優(yōu)秀的置換換算來保證緩存有較高的命中率。
  并發(fā)：一個人干不完的活，那就找兩個人干。并發(fā)既增加了系統(tǒng)的吞吐，又減少了用戶的平均等待時間。這里的并發(fā)是指廣義的并發(fā)，粒度包括多機(jī)器（集群）、多進(jìn)程、多線程。
  惰性：將計算推遲到必需的時刻，這樣很可能避免了多余的計算，甚至根本不用計算。
  批量：在有IO（網(wǎng)絡(luò)IO，磁盤IO）的時候，合并操作、批量操作往往能提升吞吐，提高性能。
  更高效的實現(xiàn)：同一個算法，肯定會有不同的實現(xiàn)，那么就會有不同的性能；有的實現(xiàn)可能是時間換空間，有的實現(xiàn)可能是空間換時間，那么就需要根據(jù)自己的實際情況權(quán)衡。
  縮小解空間：縮小解空間的意思是說，在一個更小的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)進(jìn)行計算，而不是遍歷全部數(shù)據(jù)。索引就是其中一種，通過索引，能夠很快定位數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化絕大多數(shù)時候都是對索引的優(yōu)化。其他如權(quán)限校驗，排除超過權(quán)限范圍的數(shù)據(jù)也是常用的方法。
   

• 性能優(yōu)化注意事項

  性能優(yōu)化的目的，就是為了提供給用戶更好的體驗，這些體驗包含這幾個方面：展示更快、交互響應(yīng)快、頁面無卡頓情況。
   
  在用戶輸入url到站點完整把整個頁面展示出來的過程中，通過各種優(yōu)化策略和方法，讓頁面加載更快；在用戶使用過程中，讓用戶的操作響應(yīng)更及時，有更好的用戶體驗。對于前端工程師來說，要做好性能優(yōu)化，需要理解瀏覽器加載和渲染的本質(zhì)。理解了本質(zhì)原理，才能更好的去做優(yōu)化。所以我們先來看看瀏覽器架構(gòu)是怎樣的。
   
   

• 性能優(yōu)化常用工具

  性能優(yōu)化其實就是找出應(yīng)用存在性能瓶頸點，然后設(shè)法通過一些調(diào)優(yōu)手段去緩解。性能瓶頸點的定位是較困難的，快速、直接地定位到瓶頸點，需要具備下面兩個條件，恰到好處的工具和一定的性能優(yōu)化經(jīng)驗。
   
  一、應(yīng)用codeReview工具
  1、StrictMode：檢測應(yīng)用主線程不規(guī)范代碼。
  2、Lint：AS中提供的代碼分析工具，它能夠檢查出代碼當(dāng)中存在的問題，定義該問題的嚴(yán)重程度，并給出相應(yīng)的解決方案，這樣我們就可以快速地定位和修復(fù)問題。如果自定義一套Lint檢測工具，那非常強(qiáng)大。
   
  二、內(nèi)存問題分析工具
  1、Allocation Tracker 查看堆內(nèi)存分配情況，可以直接跳轉(zhuǎn)源碼
  2、Heap Viewer：查看堆內(nèi)存分配數(shù)據(jù)，提供初步判斷
  3、命令 android：內(nèi)存分析系統(tǒng)開發(fā)必備，當(dāng)然，對app內(nèi)存分析也是非常不錯的幫手
  4、對cpu、memory、network進(jìn)行更全面直觀的分析，屬于androidProfiler monitor加強(qiáng)版
   
   

• 性能優(yōu)化一般性原則

  1、依據(jù)數(shù)據(jù)而不是憑空猜測
  懷疑性能有問題時，應(yīng)通過測試、日志、profillig等手段分析哪里出現(xiàn)了問題。有可能是CPU、內(nèi)存、IO（磁盤IO，網(wǎng)絡(luò)IO）等，定位大方向可以使用top及stat系列來定位（vmstat，iostat，netstat等），針對單個進(jìn)程，可以使用pidstat分析。
  2、忌過早優(yōu)化
  在典型的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)與編程模式下，追求的是快速迭代與試錯。過早優(yōu)化往往是無用功，而且過早優(yōu)化很容易導(dǎo)致優(yōu)化的點不是真正的性能瓶頸。
  3、忌過度優(yōu)化
  性能優(yōu)化的目標(biāo)是追求合適的性價比。
  4、深入理解業(yè)務(wù)
  代碼是服務(wù)于業(yè)務(wù)的，也許是服務(wù)于最終用戶，也許是服務(wù)于其他程序員。不了解業(yè)務(wù)，很難理解系統(tǒng)流程，很難找出系統(tǒng)設(shè)計的不足之處。
  5、性能優(yōu)化是持久戰(zhàn)
  當(dāng)核心業(yè)務(wù)方向明確后，應(yīng)該開始關(guān)注性能問題。當(dāng)項目上線后，更應(yīng)持續(xù)進(jìn)行性能檢測與優(yōu)化。現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，在上線之后還需持續(xù)開發(fā)。用戶的涌入會帶來性能問題，因此需要自動化檢測性能問題，保持穩(wěn)定的測試環(huán)境，持續(xù)的發(fā)現(xiàn)并解決性能問題，而不是被動地等待用戶投訴。
  6、選擇合適的衡量指標(biāo)、測試用例、測試環(huán)境
  性能優(yōu)化是一個長期的行為，需要固定衡量指標(biāo)、測試用例、測試環(huán)境，才能客觀反映性能的實際情況，展現(xiàn)優(yōu)化效果。衡量性能的指標(biāo)有以下幾個，比如：系統(tǒng)響應(yīng)時間、系統(tǒng)吞吐量、系統(tǒng)并發(fā)量。不同的系統(tǒng)核心指標(biāo)不一樣，首先要明確系統(tǒng)的核心性能訴求，固定測試用例；其次也要兼顧其他指標(biāo)。
   
   

• 性能優(yōu)化層次

  性能優(yōu)化的層次可以分為需求階段，設(shè)計階段，實現(xiàn)階段。越上層的階段優(yōu)化效果越明顯，同時也更需要對業(yè)務(wù)、需求的深入理解。
   
  需求階段
  程序員的需求可能來自PM、UI的業(yè)務(wù)需求（或者說是功能性需求），也可能來自Team Leader的需求。拿到一個需求時，首先需要思考、討論需求的合理性，而不是立刻去設(shè)計、去編碼。需求是為了解決某個問題，問題是本質(zhì)，需求是解決問題的手段。需求討論的前提是對業(yè)務(wù)的深入了解，即使需求已經(jīng)實現(xiàn)了，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)性能有問題的時候，也可以從需求出發(fā)。
  需求分析對性能優(yōu)化的幫助：1、為了達(dá)到同樣的目的，解決同樣的問題，也許可以有性能更優(yōu)（消耗更小）的辦法。這種優(yōu)化是無損的，即不改變需求本質(zhì)，又能達(dá)到性能優(yōu)化的目的；2、有損的優(yōu)化，即在不明顯影響用戶體驗的條件下，稍微修改需求、放寬條件，就能大大解決性能問題。
   
  設(shè)計階段
  設(shè)計包括架構(gòu)設(shè)計、技術(shù)選型、接口設(shè)計等等。架構(gòu)設(shè)計約束了系統(tǒng)的擴(kuò)展、技術(shù)選型決定了代碼實現(xiàn)。編程語言、框架都是工具，不同的系統(tǒng)、業(yè)務(wù)需要選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ呒Ｈ绻O(shè)計的時候做的不夠好，那么后面就很難優(yōu)化，甚至需要推倒重來。
   
  實現(xiàn)階段
  實現(xiàn)是把功能翻譯成代碼的過程，這個層面的優(yōu)化，主要是針對一個調(diào)用流程，一個函數(shù)，一段代碼的優(yōu)化。各種profile工具也主要是在這個階段生效。除了靜態(tài)的代碼優(yōu)化，還有編譯時優(yōu)化，運行時優(yōu)化。代碼層面，造成性能瓶頸的原因通常是高頻調(diào)用的函數(shù)、或者單次消耗非常高的函數(shù)、或者二者的結(jié)合。