影響Java EE性能的十大問題
本文作者是一名有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。硬件、中間件、JVM、調整等在項目部署之前就應該準備好。
2.Java EE中間件環境規范不足
“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范。在項目初始，新平臺上面沒有制定合理的規范，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中間件環境規范是必須的。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？由于JVM的內存空間過度消耗（Java堆、本機堆等）而拋出的異常。
垃圾收集問題并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線程在短時間里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：
- 與JVM的負載量和應用程序內存占用量相比，Java堆可能選擇的太小。
- JVM GC策略使用不合理。
- 應用程序靜態或動態內存占用量太大，不適合在32位JVM上使用。
- 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后才發現。
- 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后，應用程序進行動態調動。
- YoungGen和OldGen的比例空間與你的應用程序不匹配。
- 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：
- 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。
- 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，服務總線）很少會做所有的工作，而僅僅是把一些業 務“委托”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中間件平臺或遺留系統中，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異步調用。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：
- 同步和相繼調用太多的外部系統。
- 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。
- 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。
最后，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.缺乏適當的數據庫SQL調優和容量規劃
大家可能會對這一個感到驚奇：數據庫問題。大多數Java EE企業系統是依賴關系型數據庫處理復雜的業務流程。一個基礎扎實穩固的數據庫環境可以確保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，與數據庫相關的性能問題是很常見的。由于多數數據庫事務處理都是由JDBC數據源執行的（包括關系持久化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，經常出現的關于數據庫方面的問題（以Oracle數據庫為例）：
- 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。
- 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后的提交或回滾，留下的數據鎖能觸發性能問題，直到最后的鎖被移除。例如中間件斷電或者服務器崩潰都可能引起這些情況發生。
- 缺乏合理規范的數據庫管理工具。例如Oracle里面的REDO logs，數據庫數據文件等。磁盤空間不足，日志文件不旋轉等都會觸發較大的性能問題和斷電情況。
建議：
- 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。
- 如果是使用Oracle數據庫，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。
- 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。
- 加強“操作”方面的數據庫環境（磁盤空間、數據文件、重做日志、表空間等）以適當的監視和報警。如果不這么做，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。關于特定應用程序性能問題，總結了以下幾個點：
- 線程安全的代碼問題
- 通信API缺少超時設置
- I/O、JDBC或者關系型API資源管理問題
- 缺乏適當的數據緩存
- 數據緩存過度
- 過多的日志記錄
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，那么Java EE容器可能會處于一種消極的狀態。下圖是視圖和檢查列表示例：
8.主動監控不足
缺乏監控，并不會帶來實際性能問題，但它會影響你對Java EE平臺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后再進行，平臺穩定性將大打折扣。
也就是說，改善現有的環境永遠都不會晚。下面是一些建議：
- 復查現有Java EE環境監測能力和找到需改進的地方。
- 監測方案應該盡可能的覆蓋整個環境。
- 監控方案應該符合容量規劃進程。
9.公共基礎設施硬件飽和
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件上面時看到。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，硬件方面也需要再次考慮。
10.網絡延遲
最后一個影響性能問題的是網絡，網絡問題時不時的都會發生，如路由器、交換機和DNS服務器失敗。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于同一區域的Weblogic集群通信與Oracle數據庫服務器之間的延遲。
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。
- 因為大量的fetch迭代（網絡傳入和傳出），涉及大數據集的數據查詢問題的應用會非常受網絡延遲的影響
- 應用程序在處理外部系統大數據負載（例如XML數據）時也會很受網絡延遲的影響，會在發送和接收響應時產生巨大的響應間隔。
- Java EE容器復制過程（集群）也會受到影響，并且會讓故障轉移功能（如多播或單播數據包損失）處于風險中。
JDBC行數據“預取”、XML數據壓縮和數據緩存可以減少網絡延遲。在設計一個新的網絡拓撲時，應該仔細檢查這種網絡延遲問題。
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！
