【Spring大揭秘】系統(tǒng)性能提升！帶你解鎖系統(tǒng)優(yōu)化大法
環(huán)境：Spring5.3.23
Spring在各大公司基本上都是標(biāo)配，它提供了豐富的功能和靈活性，但在使用過(guò)程中如果不注意性能優(yōu)化，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行緩慢或出現(xiàn)其他問(wèn)題。以下是一些Spring編程中性能優(yōu)化的實(shí)際案例：
使用AOP實(shí)現(xiàn)日志記錄優(yōu)化
在Spring中，可以使用AOP（面向切面編程）來(lái)實(shí)現(xiàn)日志記錄的優(yōu)化。在系統(tǒng)中有大量的日志記錄時(shí)，如果每個(gè)請(qǐng)求都進(jìn)行日志記錄，會(huì)占用大量的系統(tǒng)資源，導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降。因此，可以使用AOP技術(shù)，根據(jù)一定的條件對(duì)日志記錄進(jìn)行篩選和優(yōu)化。例如，可以定義一個(gè)切面（Aspect），在切面中實(shí)現(xiàn)日志記錄的功能，并根據(jù)一定的條件判斷是否需要進(jìn)行日志記錄。這樣可以避免每個(gè)請(qǐng)求都進(jìn)行日志記錄，從而提高系統(tǒng)的性能。示例代碼如下：
優(yōu)化前：
@Service
public class UserService {
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(UserService.class) ;
@Resource
private UserRepository userRepository ;
public User queryById(long userId) {
User user = this.userRepository.findById(userId) ;
log.info("queryById - User - {}", user) ;
return user ;
}
}在優(yōu)化前的代碼中，我們直接打印用戶信息到日志中。
接下來(lái)，我們將使用AOP來(lái)實(shí)現(xiàn)日志記錄的優(yōu)化。首先，我們需要定義一個(gè)切面(Aspect)，在切面中實(shí)現(xiàn)日志記錄的功能，并根據(jù)一定的條件判斷是否需要進(jìn)行日志記錄。以下是優(yōu)化后的代碼示例：
優(yōu)化后：
@Aspect
@Component
public class UserServiceAspect {
@Pointcut("execution(* query*(long))")
private void log() {}
@Before("log()")
public void logBefore(JoinPoint joinPoint) {
long userId = (int) joinPoint.getArgs()[0] ;
// 只有當(dāng)userId不合規(guī)才打印日志
if (userId <= 0) {
log.info("queryById - start - userId: {}", userId) ;
}
}
@AfterReturning(pointcut = "execution(public User query*(long))", returning = "user")
public void logAfter(JoinPoint joinPoint, User user) {
// 只有查詢到用戶了才記錄用戶信息到日志
if (user != null) {
long userId = (int) joinPoint.getArgs()[0] ;
log.info("queryById - end - userId={}, user info={}", userId, user);
}
}
}通過(guò)切面，我們就可以根據(jù)條件篩選出需要日志記錄的請(qǐng)求，避免了對(duì)所有請(qǐng)求都進(jìn)行日志記錄，從而提高系統(tǒng)的性能。
使用二級(jí)緩存
在Spring框架中，可以使用二級(jí)緩存來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù)的訪問(wèn)性能。二級(jí)緩存是指將數(shù)據(jù)緩存在內(nèi)存中，以避免頻繁的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)操作。在Spring中，可以使用@Cacheable注解將一個(gè)方法標(biāo)記為可緩存的，這樣該方法的返回值就會(huì)被緩存在內(nèi)存中。當(dāng)同一個(gè)方法被調(diào)用時(shí)，直接從緩存中獲取返回值，而不需要再次訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)次數(shù)，從而提高系統(tǒng)的性能。
優(yōu)化前：
@Service
public class UserService {
@Resource
private UserRepository userRepository ;
public User queryById(long userId) {
User user = this.userRepository.findById(userId) ;
return user ;
}
}優(yōu)化前每次獲取用戶都會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢。
接下來(lái)，我們將使用二級(jí)緩存來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的優(yōu)化。首先，我們需要定義一個(gè)緩存管理器（CacheManager），用于管理緩存。以下是優(yōu)化后的代碼示例：
優(yōu)化后：
// 為了方便演示，這里我們自定義一個(gè)緩存管理器
@Configuration
public class CacheConfig {
@Bean
public CacheManager cacheManager() {
return new ConcurrentMapCacheManager("user") ;
}
}接下來(lái)，我們需要在UserService中注入CacheManager，并使用@Cacheable注解將queryById方法標(biāo)記為可緩存的。以下是優(yōu)化后的代碼示例：
@Service
@CacheConfig(cacheManager = "cacheManager") // 注入CacheManager
public class UserService {
@Resource
private UserRepository userRepository ;
@Autowired
private CacheManager cacheManager;
// 標(biāo)記為可緩存的，并指定緩存值和鍵
@Cacheable(value = "user", key = "#userId")
public User queryById(long userId) {
User user = userRepository.findById(userId) ;
return user ;
}
}這樣，該方法的返回值會(huì)被緩存在內(nèi)存中，當(dāng)同一個(gè)方法的調(diào)用時(shí)，直接從緩存中獲取返回值，而不需要再次訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。這樣可以減少數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)次數(shù)，從而提高系統(tǒng)的性能。
減少數(shù)據(jù)庫(kù)查詢次數(shù)
在一個(gè)訂單管理系統(tǒng)中，有一個(gè)訂單詳細(xì)信息（OrderDetail）實(shí)體，該實(shí)體與訂單表（Order）在數(shù)據(jù)庫(kù)中有1對(duì)1的關(guān)系。在獲取訂單詳細(xì)信息時(shí)，不需要每次都查詢Order表。通過(guò)使用JPA的fetch屬性，可以將Order表的數(shù)據(jù)在一次查詢中一并獲取。這樣，每個(gè)訂單詳細(xì)信息實(shí)體只會(huì)引發(fā)一次數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，而不是之前的每次獲取都查詢。
優(yōu)化前：
@Repository
public interface OrderRepository extends JpaRepository<Order, Long> {
Order findByOrderId(Long orderId);
}
@Service
public class OrderService {
@Resource
private OrderRepository orderRepository;
public Order getOrderById(Long orderId) {
return orderRepository.findByOrderId(orderId);
}
}上面每次獲取訂單都會(huì)發(fā)送多條SQL進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。優(yōu)化后：
@Repository
public interface OrderRepository extends JpaRepository<Order, Long> {
@Select("SELECT o.*, od.* FROM Order o LEFT JOIN o.orderDetails od WHERE o.id = ?1")
Order findWithOrderDetailsByOrderId(Long orderId);
}這樣，我們只需一次數(shù)據(jù)庫(kù)查詢就可以獲取到訂單及其所有詳細(xì)信息。
使用多線程池
在Spring框架中，可以使用多線程池來(lái)優(yōu)化任務(wù)的執(zhí)行性能。當(dāng)系統(tǒng)中有大量的異步任務(wù)需要執(zhí)行時(shí)，如果每個(gè)任務(wù)都創(chuàng)建一個(gè)新的線程來(lái)執(zhí)行，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)資源浪費(fèi)和性能下降。因此，可以使用多線程池來(lái)管理任務(wù)的執(zhí)行。在Spring中，可以使用ThreadPoolTaskExecutor來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程池的配置和管理。這樣可以避免每個(gè)任務(wù)都創(chuàng)建新的線程，從而提高系統(tǒng)的性能。
優(yōu)化前：
@Service
public class UserService {
@Resource
private UserRepository userRepository ;
@Override
public List<User> getUsers() {
List<User> users = userRepository.findAll();
for (User user : users) {
// 處理用戶數(shù)據(jù)
}
return users ;
}
}優(yōu)化前處理用戶在一個(gè)線程中執(zhí)行，時(shí)間可能會(huì)很長(zhǎng)影響系統(tǒng)整體性能。接下來(lái)，我們將使用多線程池來(lái)實(shí)現(xiàn)并發(fā)處理的優(yōu)化。可以考慮使用Java中的Executor框架來(lái)管理線程池。我們可以創(chuàng)建ThreadPoolExecutor類來(lái)定義線程池，并指定線程池的核心線程數(shù)、最大線程數(shù)和線程存活時(shí)間等參數(shù)。在處理每個(gè)用戶時(shí)，我們可以將任務(wù)分配給線程池中的一個(gè)線程進(jìn)行處理，這樣可以同時(shí)處理多個(gè)用戶，提高系統(tǒng)的并發(fā)性能。以下是優(yōu)化后的代碼示例：
優(yōu)化后：
@Service
public class UserService {
@Resource
private UserRepository userRepository ;
private ThreadPoolExecutor pool;
@Override
public List<User> getUsers() {
int coreThreads = 10; // 核心線程數(shù)
int maxThreads = 20; // 最大線程數(shù)
long keepAliveTime = 60L; // 線程存活時(shí)間（單位：秒）
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
coreThreads,
maxThreads,
keepAliveTime,
TimeUnit.SECONDS,
new LinkedBlockingQueue<>()) ;
List<User> users = userRepository.findAll() ;
for (final User user : users) {
pool.execute(() -> {
// TODO
});
}
pool.shutdown(); // 關(guān)閉
return users;
}
}注意要在最后調(diào)用pool的shutdown方法來(lái)關(guān)閉線程池（非阻塞）。這樣，系統(tǒng)可以同時(shí)處理多個(gè)用戶，提高并發(fā)性能。
優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)查詢
在Spring框架中，數(shù)據(jù)庫(kù)查詢是常見(jiàn)的高負(fù)載點(diǎn)之一。因此，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫(kù)查詢是提高系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。可以從以下幾個(gè)方面對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢進(jìn)行優(yōu)化：
- 使用索引：為數(shù)據(jù)庫(kù)中的字段添加索引(根據(jù)情況最好是聯(lián)合索引)可以加速查詢速度。
- 避免使用SELECT *：避免查詢所有字段，只查詢需要的字段可以提高查詢速度，盡可能的應(yīng)用覆蓋索引。
- 分頁(yè)查詢：使用分頁(yè)查詢可以減少查詢的數(shù)據(jù)量，從而提高查詢速度。
- 批量操作：盡可能減少與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互次數(shù)，可以批量操作來(lái)減少查詢次數(shù)。
- 使用連接池：連接池可以管理數(shù)據(jù)庫(kù)連接，避免頻繁的創(chuàng)建和銷毀連接，從而提高性能。
以上是一些Spring編程中性能優(yōu)化的實(shí)際案例。通過(guò)對(duì)這些案例的分析和學(xué)習(xí)，可以更好地應(yīng)用Spring框架，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。
