1. 基礎知識

1.1 Java性能調優概述

1.1.1 性能調優的重要性

性能調優是提升系統效率、降低成本和增強用戶體驗的關鍵步驟。通過優化，可以減少響應時間、降低資源消耗并提高系統的穩定性和可擴展性。

1.1.2 性能問題的常見表現

• 高CPU使用率：可能由熱點方法或線程阻塞引起。
• 內存泄漏：導致OutOfMemoryError或頻繁GC。
• I/O瓶頸：文件或網絡讀寫速度過慢。
• 數據庫延遲：SQL查詢效率低下。

1.1.3 性能優化的基本原則

• 先定位后優化：使用工具找到瓶頸后再進行調整。
• 優先解決關鍵問題：關注對系統影響最大的部分。
• 持續迭代：性能優化是一個長期過程。

1.2 Java虛擬機基礎

1.2.1 JVM架構簡介

JVM主要由以下部分組成：

• 類加載器（ClassLoader）：負責加載字節碼。
• 運行時數據區：包括堆、棧、方法區等。
• 執行引擎：解釋或編譯字節碼為機器碼。

1.2.2 垃圾回收機制（GC）

• GC類型：
  • Minor GC：發生在年輕代。
  • Major GC：發生在老年代。
  • Full GC：涉及整個堆。
• 垃圾收集器：
  • Serial：單線程GC。
  • Parallel：多線程GC。
  • CMS：并發標記清除。
  • G1：分區GC。
  • ZGC：低延遲GC。

示例：觀察GC日志

java -Xlog:gc -jar myapp.jar

1.2.3 類加載與內存分配

• 類加載階段：加載、驗證、準備、解析、初始化。
• 內存分配策略：對象優先分配到Eden區，大對象直接進入老年代。

2. 性能剖析工具介紹

2.1 內置工具

2.1.1 JConsole

JConsole用于監控JVM的內存、線程、類加載等信息。

示例：啟動JConsole

jconsole

2.1.2 VisualVM

VisualVM功能更強大，支持采樣、線程分析、Heap Dump生成等。

示例：生成Heap Dump

jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof <pid>

2.1.3 Java Mission Control (JMC)

JMC提供實時性能監控和診斷功能。

示例：記錄飛行記錄

jcmd <pid> JFR.start name=MyRecording settings=profile duration=60s filename=recording.jfr

2.2 第三方工具

2.2.1 JProfiler

JProfiler支持CPU、內存、線程分析。

示例：分析熱點方法

@Profiled
public void heavyMethod() {try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) {}
}

2.2.2 YourKit

YourKit功能類似于JProfiler，支持遠程調試。

示例：分析內存泄漏

static List<String> leakList = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 1000000; i++)