淺談J2EE性能優化

摘要:所有的基于性能優化的工作應該基于一個出發點，就是使系統為客戶帶來最大的受益。性能優化至少包括兩項主要的工作內容，一是對系統功能的優化，二是對系統性能的優化。

關鍵詞:J2EE 性能 優化

0 引言

性能優化的目的是什么?首先應該說明的是，性能優化的目的不是為了簡單的提升現有系統的運行環境達到所謂最大效能。所有的基于性能優化的工作應該基于一個出發點，就是使系統為客戶帶來最大的受益。當明確了這個目的后，就不會引導走入一味以投入硬件設備性能來提高系統性能的歪路。

由此看來性能優化應該包括更廣泛的內容，從實施人員的角度來看，性能優化至少包括兩項主要的工作內容。首先是對系統功能的優化，這部分工作主要指系統功能架構的設計，包括代碼結構的重構提高執行效率，簡化系統的操作流程等等。其次是對系統性能的優化，系統性能的優化是基于前面系統功能的優化的基礎上，對應用程序，服務器，運行平臺的綜合優化措施。

接下來的問題便是優化的度的問題。也是最常被探討和最難被把握的部分:什么時候優化工作到位了?這確實很難定義，通常的做法就是從財務的角度來定量的分析這個問題。優化過程事實上是一個優化管理的概念，系統也許很容易就能達到25%的性能提升，但是如果試圖提升整體性能到75%，那成本可能出現急劇的提升，然而被提升的那部分75%的性能是否能被公司的業務流程所消化就成為一個問題。因此系統的性能優化不是通常見過的那種“讓我的機器跑得更快，Benchmark分數越高”的目的。而是一個完全基于目標系統所在客戶商業利益和企業環境的綜合考慮。性能優化的管理要求能夠綜合把握優化的過程，清楚何時目標系統性能已經達到足夠應付，而非最大化。

1 可擴展性和可用性

在設計系統的性能時，不能不考慮所有軟件系統都應該考慮的兩個緊密相關的系統特性:可擴展行和可用性。應該說一個高效的系統設計應該在這三個方面具備出色的表現:擴展、性能和可用。

成功的實施一個基于J2EE的企業級應用系統，提高一個高效的系統設計，就要綜合考慮以上三個因素。相比較而言，多少年來在設計一個系統的時候總是潛意識的考慮到該系統的擴展行和可用性，而性能表現相對顯得比較難以“設計”。這三者的鼎立之勢任何一方出現問題，對于一個企業級應用來說都是災難性的失敗。而如何在圍繞性能優化的基礎上設計系統的擴展性和可用性就有很多值得探討和總結的地方了。

一個系統的擴展性和可用性是隨著系統的特性而變化的。一個靜態的基于HTML的企業公告系統和一個動態的基于B2B架構的企業信息平臺，他們各自對系統擴展性和可用性的要求顯然有很大的區別。并不是所有的系統都需要在設計時考慮其對資源的擴展性要求和對系統運行的可靠可用性進行保證。擴展性和可用性也有一些特性上的區別，擴展性更偏向于一個系統在較長周期內的表現。而可用性則更偏向在一個短期內的表現。

1.1 擴展性 需要先基于對系統硬件環境的設計考慮，因為很多時候系統的擴展意味著可能要升級系統硬件配置，需要引入多個服務器的環境等等。如果一開始沒有考慮硬件的因素作為參考，很有可能將來會面對不斷疲于應付硬件系統改變帶來的整個系統架構的改動。這種狀況往往對于軟件系統實施人員來說是最不愿面對的事情。

1.2 可用性 很多時候表現為一個測度。該測度用來表示某個系統在一定時間范圍的能力。系統內往往包含多個組件，作為整個系統的可用性應該表示為該系統內可用性數值最低的組件數值。如果某個Server只能提供99.5%的可用性，那么該Server所處的Server集群無論如何也達不到99.9%的可用性要求。

2 性能優化從算帳開始

前面分析了性能，擴展和可用這三者在系統設計中扮演的角色和相互的作用。要兼顧三者，設計出一個具備良好擴展性，響應速度塊，可靠性達到99.9999%的系統，其成本可能就是一個天文數字，不要說現在國內的系統開發，更多的是在“成本驅動”的情況下。合理的基于項目的開展性能優化的工作就先從理解系統的需求著手。

企業級系統都是和企業業務掛鉤，和企業受益相關聯的。實施的一個系統出了問題，停止服務了，就使這個客戶蒙受損失。通常這樣的損失按照時間來換算，下表是從國外機構報告中摘錄的一些企業由于系統故障所造成的損失情況，如表1。

可見那些系統故障造成巨大損失的企業，每次當機所蒙受的損失，遠遠超出他們拿來買一套最頂級的服務器設備的投入，因此這些客戶為了達到更高的可靠性，就需要也愿意投入更多的成本來實施自己的企業級應用軟件系統。

實施的成本隨著要達到的可用性級別而增長，如果一個系統要達到99.99%以上的可用性，該項目需要投入的成本可能會出現指數級的增長速度。而相對而言，一個典型的J2EE企業級應用系統達到99%的可靠性是比較容易達到的，系統環境、硬件設備的提供商對其單一產品的可用性都起碼要達到這個水準。實施過的系統中，有些單個Server的應用連續運作達到一年以上甚至都沒有出現當機的情況。就單個服務器來看，其每個組件的可用性都應該得到評估，這些組件包括:CPU、內存、磁盤、網絡設備、主板和電源，運行環境(濕度溫度，電力供應)，散熱設備，以及服務器上的軟件。

如果系統當機，會給企業蒙受多大的損失呢?來看一個比較典型的電子商務網站的當機成本:假設一個在線面向最終用戶的銷售網站，每小時賣出大約1000件商品，核算每賣出一件商品的成本大概在50元。那么該公司每小時的當機成本就是1000×50=50000元。事情當然遠沒有那么簡單，電子商務平臺當機帶來的負面影響要大得多，不僅僅是銷售業績處于停滯，同樣的影響到:①服務質量。客戶將同樣不能得到任何售前售后支持。②公司的形象。商業網站突發性的當機，會使得相當數量在線操作的客戶感到失望。③員工的情緒。在當機恢復后他們不得不面對加強了的工作強度。④設備的損失。有些突發的當機會對系統設備造成影響，使得其工作不穩定或壽命減少。

因此當機成本的核算也要因此更復雜一點以趨于更準確的表示。假設每小時因為當機造成的惡劣影響，企業要損失0.5%的潛在客戶，并且通過計算可以或者，每個潛在客戶至少平均每個月要買一件商品，網站總共的客戶數量大約是10萬。那么由于負面影響造成的每年損失就相當于:[100000-(100000-0.5%)]×(12×50)元，等于30萬元的年損失。因此在設計系統的可用性和擴展性前必須要了解本系統當機帶來的代價，這樣才能準確的把握系統的這些非功能性需求。

3 把握性能需求

有了前面的參照數據和計算結果，可以定量的來確定性能需求了。如果客戶覺得每年30萬的損失對他來說不能接受，那就要著手提高系統的可用性了。正如前面的圖標所示，為了確保每年當機時間盡量的短，系統可用性指標起碼要達到99.99%以上，而為了達到99.99%以上的可用性，整個基于J2EE架構的企業級應用系統需要達到業務冗余級別3以上。

4 優化策略

在提高J2EE企業應用系統整體性能、擴展和可用三個參數上通常遵循下面的優化策略清單:①對磁盤設置鏡像，也就是通常設置的RAID陣列。②增加冗余的網絡接口，提供多個網絡適配器接口。③增加冗余的交換機，Hub和路由。避免某個節點失敗引起連鎖反映。④盡量使用支持熱拔插磁盤，電源，內存，CPU的系統設備，可以幫助系統維護人員實時更換設備。⑤橫向上通過增加多個Server來擴展環境，提供基于負載平衡的對Server機制。⑥縱向上通過擴展系統環境是的應用組件能獲得更大的擴展性，給應用組件提供更廣闊的系統資源。⑦使用數據庫集群技術來提高數據庫的可用性和處理速度。⑧考慮在核心部分提供恢復機制，將災難恢復機制考慮的到系統設計中去。⑨將應用發布在多個環境或者容器內。⑩將系統應用分層發布在不同位置來分流工作量。

這些優化策略的結合使用，能夠全面的提升一個系統的性能。遵循基于項目特點的實施過程。成本、進度、效能的制約環境下，選擇符合性能需求的優化組合方式，提供給客戶一個可靠的優化的企業級應用系統。