性能测试四项原则

一、实际项目中的性能测试才有意义

三个类别的基准：1.微观基准、2.宏观基准、3.折衷基准；

先尝试基于宏观基准的测试，了解整个系统以及代码是如何工作的，再使用微观基准作为性能的测量方法。

二、引入多样的测量方法来分析程序性能

1.批量执行所用时间的测量方法（耗时法）。注意，当应用程序中有使用缓存技术来获得更好的性能时，应先耗时法测量一遍，当缓存建立以后再测量。

2.吞吐量的测量方法。每秒钟操作数，又叫每秒事务（TPS）、每秒请求（RPS）、每秒操作数（OPS）。

3.响应时间的测量方法。客户端发出一个请求后直到接收到服务器的响应返回后的时间消耗。

三、多变性。

每次测量结果会随时间改变，即使使用相同数据，结果也可能不同。

不能简单的关注平均值，而是要使用统计分析的方法。

四、尽早测试、经常测试

1.提早准备测试用户以及测试环境的设计和创建；

2.考虑尽量用脚本来完成；

3.通过性能监控工具尽量收集可能得到的运行信息，为将来分析提供便利；

4.一定要在一个能真实模拟多数用户的机器环境下进行性能测试；

JAVA应用性能调优

Java 应用性能的瓶颈点非常多，比如磁盘、内存、网络 I/O 等系统因素，Java 应用代码，JVM GC，数据库，缓存等。笔者根据个人经验，将 Java 性能优化分为 4 个层级：

应用层、（需要理解代码逻辑，通过 Java 线程栈定位有问题代码行等）

数据库层、（需要分析 SQL、定位死锁等）

框架层、（需要懂源代码，理解框架机制）

JVM 层 （需要对 GC 的类型和工作机制有深入了解，对各种 JVM 参数作用了然于胸）

性能诊断工具

CPU诊断：对于 CPU 主要关注平均负载（Load Average），CPU 使用率，上下文切换次数（Context Switch）。

通过 top 命令可以查看系统平均负载和 CPU 使用率。

通过 vmstat 命令可以查看 CPU 的上下文切换次数。

使用 free –m 命令查看内存的使用情况。

通过 iostat 可以查看磁盘的读写情况，通过 CPU 的 I/O wait 可以看出磁盘 I/O 是否正常。

除了常用的 top、 ps、vmstat、iostat 等命令，还有其他 Linux 工具可以诊断系统问题，如 mpstat、tcpdump、netstat、pidstat、sar 等。

Linux性能观测工具

Java 应用诊断工具

jstack

jstack 命令通常配合 top 使用，通过 top -H -p pid 定位 Java 进程和线程，再利用 jstack -l pid 导出线程栈。由于线程栈是瞬态的，因此需要多次 dump，一般 3 次 dump，一般每次隔 5s 就行。将 top 定位的 Java 线程 pid 转成 16 进制，得到 Java 线程栈中的 nid，可以找到对应的问题线程栈。

JProfiler

JProfiler 可对 CPU、堆、内存进行分析，功能强大，如图 7 所示。同时结合压测工具，可以对代码耗时采样统计。

GC 诊断

jstat

jstat 命令可打印 GC 详细信息，Young GC 和 Full GC 次数，堆信息等。其命令格式为

jstat –gcxxx -t pid

jmap

jmap 打印 Java 进程堆信息 jmap –heap pid。通过 jmap –dump:file=xxx pid 可 dump 堆到文件，然后通过其它工具进一步分析其堆使用情况

MAT

MAT 是 Java 堆的分析利器，提供了直观的诊断报告，内置的 OQL 允许对堆进行类 SQL 查询，功能强大，outgoing reference 和 incoming reference 可以对对象引用追根溯源

常用 GC 参数

坏代码特征：

（1）代码可读性差，无基本编程规范；

（2）对象生成过多或生成大对象，内存泄露等；

（3）IO 流操作过多，或者忘记关闭；

（4）数据库操作过多，事务过长;

（5）同步使用的场景错误;

（6）循环迭代耗时操作等。

数据库层的调优角度：

（1）在 SQL 语句层面进行优化：慢 SQL 分析、索引分析和调优、事务拆分等；

（2）在数据库配置层面进行优化：比如字段设计、调整缓存大小、磁盘 I/O 等数据库参数优化、数据碎片整理等；

（3）从数据库结构层面进行优化：考虑数据库的垂直拆分和水平拆分等；

（4）选择合适的数据库引擎或者类型适应不同场景，比如考虑引入 NoSQL 等。

总结

1）基础性能的调优

这里的基础性能指的是硬件层级或者操作系统层级的升级优化，比如网络调优，操作系统版本升级，硬件设备优化等。比如 F5 的使用和 SDD 硬盘的引入，包括新版本 Linux 在 NIO 方面的升级，都可以极大的促进应用的性能提升；

2）数据库性能优化

包括常见的事务拆分，索引调优，SQL 优化，NoSQL 引入等，比如在事务拆分时引入异步化处理，最终达到一致性等做法的引入，包括在针对具体场景引入的各类 NoSQL 数据库，都可以大大缓解传统数据库在高并发下的不足；

3）应用架构优化

引入一些新的计算或者存储框架，利用新特性解决原有集群计算性能瓶颈等；或者引入分布式策略，在计算和存储进行水平化，包括提前计算预处理等，利用典型的空间换时间的做法等；都可以在一定程度上降低系统负载；

4）业务层面的优化

技术并不是提升系统性能的唯一手段，在很多出现性能问题的场景中，其实可以看到很大一部分都是因为特殊的业务场景引起的，如果能在业务上进行规避或者调整，其实往往是最有效的。

参考文档

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-java-performance-testing/index.html

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-performance-tuning-practice/index.html