影響Java EE性能的十大問題

程序猿看過來：影響Java EE性能的十大問題

本文是一名有10多年經驗的高級系統架構師，他的主要專業領域是Java EE、中間件和JVM技術。他在性能優化和提升方面也有很深刻的見解，下面他將和大家分享一下常見的10個影響Java EE性能問題。

1.缺乏正確的容量規劃

容量規劃是一個全面的和發展的過程標準，預測當前和未來的IT環境容量需求。制定合理的容量規劃不僅會確保和跟蹤當前IT生產能力和穩定性，同時也會確保新項目以最小的風險部署到現有的生產環境中。硬體、中間件、JVM、調整等在項目部署之前就應該準備好。

2.Java EE中間件環境規範不足

「沒有規矩，不成方圓」。第二個比較普遍的原因是Java EE中間件或者基礎架構不規範。在項目初始，新平台上面沒有制定合理的規範，導致系統穩定性差。這會增加客戶成本，所以花時間去制定合理的Java EE中間件環境規範是必須的。這項工作應與初始容量規劃迭代相結合。

3.Java虛擬機垃圾回收過度

各位對「java.lang.OutOfMemoryError」這個錯誤信息是不是很熟悉呢？由於JVM的內存空間過度消耗（Java堆、本機堆等）而拋出的異常。

垃圾收集問題並不一定會表現為一個OOM條件，過度的垃圾收集可以理解成是JVM GC線程在短時間裡進行輕微或超量收集集合數據而導致的JVM暫停時間很長和性能下降。可能有以下幾個原因：

1、與JVM的負載量和應用程序內存佔用量相比，Java堆可能選擇的太小。

2、JVM GC策略使用不合理。

3、應用程序靜態或動態內存佔用量太大，不適合在32位JVM上使用。

4、JVM OldGen隨著時間推移，泄漏越來越嚴重，而GC在幾個小時或者幾天後才發現。

5、JVM PermGen空間(只有HotSpot VM）或本機堆隨著時間推移會泄露是一個非常普遍的問題；OOM的錯誤往往是觀察一段時間後，應用程序進行動態調動。

6、YoungGen和OldGen的比例空間與你的應用程序不匹配。

7、Java堆在32位的VM上太大，導致本機堆溢出，具體可以表現為OOM試著去鏈接一個新的Java EE應用程序、創建一個新的Java線程或者需要計算本地內存分配任務。

建議：

1、觀察和深入理解JVM垃圾回收。啟動GC，根據健康合理的評估來提供所有的數據。

2、記住，GC方面的相關問題不會在開發中或者功能測試時發現，它需要在多用戶高負載的測試環境下發現。

4.與外部系統集成過多或過少

導致Java EE性能差的第四個原因是高分布式系統，典型案例是電信IT環境。在這個環境中，一個中間件領域（例如，服務匯流排）很少會做所有的工作，而僅僅是把一些業 務「委託」給其他部分，例如產品質量，客戶資料和訂單管理，到其他Java EE中間件平台或遺留系統中，如支持各種不同的負載類型和通信協議的大型機。

這樣的外部系統調用意味著客戶端的Java EE應用程序觸發創建或重用套接字鏈接從外部系統中讀寫數據。根據業務流程的實施和實現可以配置成同步調用或非同步調用。需要注意的是，響應時間會根據外部 系統的穩定狀況進行改變，所以通過適當的使用超時來保護Java EE應用程序和中間件也是非常重要的。

下面這3種情況是經常出現問題和性能降低的地方：

1、同步和相繼調用太多的外部系統。

2、在Java EE客戶端應用程序和外部系統之間鏈接超時，使數據丟失或者值太高導致客戶端線程被卡住，從而導致多米拉效應。

3、超時，但程序仍正常執行，可是中間件不處理這種奇怪的路徑。

最後，建議多進行負面測試，這意味著需要「人為」創造產生這些問題的條件，用來測試應用程序和中間件之間是如何處理外部系統錯誤。

5.缺乏適當的資料庫SQL調優和容量規劃

大家可能會對這一個感到驚奇：資料庫問題。大多數Java EE企業系統是依賴關係型資料庫處理複雜的業務流程。一個基礎紮實穩固的資料庫環境可以確保IT環境有規模的增長，來支持日益不斷擴大的業務。

在實際中，與資料庫相關的性能問題是很常見的。由於多數資料庫事務處理都是由JDBC數據源執行的（包括關係持久化API，例如Hibernate）。而性能問題最初都會表現為線程阻塞。

以下是我在10年的工作中，經常出現的關於資料庫方面的問題（以Oracle資料庫為例）：

1、孤立的，長時間運行的SQL。主要表現為線程阻塞、SQL沒有進行優化、缺少索引、非最佳的執行計劃、返回大量數據集等等。

2、表或行級數據鎖定。當提交一個雙階段事務模型時（例如，臭名昭著的Oracle可疑事務）。Java EE容器可能會留下一些未處理的事務等待最後的提交或回滾，留下的數據鎖能觸發性能問題，直到最後的鎖被移除。例如中間件斷電或者伺服器崩潰都可能引起這些情況發生。

3、缺乏合理規範的資料庫管理工具。例如Oracle裡面的REDO logs，資料庫數據文件等。磁碟空間不足，日誌文件不旋轉等都會觸發較大的性能問題和斷電情況。

建議：

1、合理的容量規劃，包括負載和性能測試都是必不可少的，優化數據環境和及時發現問題。

2、如果是使用Oracle資料庫，確保DBA團隊定期審查AWR報告，尤其是在上下關聯的事件和根源分析過程中。

3、使用JVM線程存儲和AWR報告查明SQL運行緩慢的原因或者使用監控工具來做。

4、加強「操作」方面的資料庫環境（磁碟空間、數據文件、重做日誌、表空間等）以適當的監視和報警。如果不這麼做，會讓客戶端IT環境出現較多的斷電情況和花許多時間進行故障調修。

6.特定應用程序性能問題

下面關注的是比較嚴重的Java EE應用程序問題。關於特定應用程序性能問題，總結了以下幾個點：

1、線程安全的代碼問題

2、通信API缺少超時設置

3、I/O、JDBC或者關係型API資源管理問題

4、缺乏適當的數據緩存

5、數據緩存過度

6、過多的日誌記錄

7.Java EE中間件調優問題

一般Java EE中間件都已經夠用了，只是缺少必要的優化。大多數Java EE容器都能有多種方案供你的應用程序和業務進程選擇。

如果沒有進行適當的調整和實踐，那麼Java EE容器可能會處於一種消極的狀態。

8.主動監控不足

缺乏監控，並不會帶來實際性能問題，但它會影響你對Java EE平台性能和健康狀況的了解。最終，這個環境可以達到一個破發點，這可能會暴露出一些缺陷和問題(JVM的內存泄漏，等等)。

以我的經驗來看，如果一開始不進行監控，而是運行幾個月或者幾年後再進行，平台穩定性將大打折扣。

也就是說，改善現有的環境永遠都不會晚。下面是一些建議：

1、複查現有Java EE環境監測能力和找到需改進的地方。

2、監測方案應該儘可能的覆蓋整個環境。

3、監控方案應該符合容量規划進程。

9.公共基礎設施硬體飽和

這個問題經常在有太多的Java EE中間件環境隨著JVM進程被部署到現有硬體上面時看到。太多的JVM進程對有限的物理CPU核心來說是一個真正的程序性能殺手。另外，隨著客戶端業務的增長，硬體方面也需要再次考慮。

10.網路延遲

最後一個影響性能問題的是網路，網路問題時不時的都會發生，如路由器、交換機和DNS伺服器失敗。更常見的是在一個高度分散的IT環境中定期或間歇性延遲。下面圖片中的例子是一個位於同一區域的Weblogic集群通信與Oracle資料庫伺服器之間的延遲。

間歇或定期的延遲會觸發一些重要的性能問題，以不同的方式影響Java EE應用程序。

1、因為大量的fetch迭代（網路傳入和傳出），涉及大數據集的數據查詢問題的應用會非常受網路延遲的影響

2、應用程序在處理外部系統大數據負載（例如XML數據）時也會很受網路延遲的影響，會在發送和接收響應時產生巨大的響應間隔。

3、Java EE容器複製過程（集群）也會受到影響，並且會讓故障轉移功能（如多播或單播數據包損失）處於風險中。

JDBC行數據「預取」、XML數據壓縮和數據緩存可以減少網路延遲。在設計一個新的網路拓撲時，應該仔細檢查這種網路延遲問題。

希望本文能夠幫助您理解一些常見的性能問題和壓力點，每個IT環境都是獨一無二的，所以文中提到的問題不一定會是您遇到的，您可以把您遇到的問題拿出來和大家一起分享一下！

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