Spring/Hibernate_应用性能优化的7种方法

via: http://www.csdn.net/article/2015-10-27/2826041

对于大多数典型的 Spring/Hibernate 企业应用而言&＃xff0c;其性能表现几乎完全依赖于持久层的性能。此篇文章中将介绍如何确认应用是否受数据库约束&＃xff0c;同时介绍七种常用的提高应用性能的速成法

如何确认应用是否受限于数据库

确认应用是否受限于数据库的第一步&＃xff0c;是在开发环境中进行测试&＃xff0c;并使用 VisualVM 进行监控。VisualVM 是一款包含在 JDK 中的 Java 分析器&＃xff0c;在命令行输入 jvisualvm 即可调用。启用 Visual VM 之后&＃xff0c;尝试以下步骤&＃xff1a;

双击你正在运行的应用

选择 Sampler

点击 Settings 复选框

选择Profile only packages&＃xff0c;然后输入下列包&＃xff1a;

your.application.packages.*

org.hibernate.*

org.springframework.*

your.database.driver.package, 比如 oracle.*

点击 Sample CPU

如果应用性能受限于数据库&＃xff0c;其 CPU 分析结果看起来会像下图

 

我们看到&＃xff0c;客户端 Java 进程花在等待数据库从网络中返回结果的时间占56%。

看到数据库查询是导致应用运行缓慢的原因&＃xff0c;其实是好兆头。Hibernate 反射调用占比32.7%是正常情况&＃xff0c;无法进一步优化。

性能调优第一步&＃xff1a;定义基准运行

性能调优的第一步是为程序定义基准运行&＃xff0c;我们要定义一组能有效执行的输入数据&＃xff0c;让程序基准运行与生产环境下的运行差不多。

主要的区别在于基准运行的耗时要小很多。作为参考&＃xff0c;5到10分钟的执行时间比较不错。

什么是好的基准&＃xff1f;

好的基准应该具备以下特征&＃xff1a;

功能正确

输入数据的种类与生产环境下相似

在短时间内执行完毕

基准运行的优化方案可以外推至完整运行

定义好的基准是成功解决问题的一半。

什么是不好的基准

例如&＃xff0c;通过批量运行处理通讯系统的电话数据记录&＃xff0c;选取10000条记录就是错误的做法。

原因是&＃xff1a;前10000条记录可能多为语音电话&＃xff0c;而未知的性能问题可能发生在短信流量的处理过程中。一开始如果基准不够好&＃xff0c;就会导致错误的结论。

收集 SQL 日志与查询时间

SQL 查询的执行语句与其执行时间可以通过 log4jdbc等方式收集。详细了解如何使用 log4jdbc 收集 SQL 查询信息&＃xff0c;点击文章使用 log4jdbc 优化 Spring/Hibernate 应用 SQL 日志。

查询的执行时间是从 Java 客户端收集的&＃xff0c;该时间包含查询数据库的来回网络调用。SQL 查询的日志如下&＃xff1a;

16 avr. 2014 11:13:48 | SQL_QUERY /* insert your.package.YourEntity */ insert into YOUR_TABLE (...) values (...) {executed in 13 msec}

预处理语句也是很重要的信息来源&＃xff0c;它们常常会透露出常用的查询类型。了解更多的日志讯息&＃xff0c;可以查看文章&＃xff1a;Hibernate 为什么/在何处使用该 SQL 查询&＃xff1f;

通过 SQL 日志可以了解哪些指标&＃xff1f; 

SQL 日志可以回答下列问题&＃xff1a; 

哪些是执行过的最慢查询&＃xff1f;

哪些是最常用的查询&＃xff1f;

生成主键的耗时是多少&＃xff1f;

是否有数据适合缓存&＃xff1f;

如何解析 SQL 日志

对于大量的日志文件&＃xff0c;最可行的解析方式就是使用命令行工具&＃xff0c;该方法的好处是非常灵活&＃xff0c;只要写一小段脚本或命令&＃xff0c;我们可以抽取出几乎大多数指标。只要你喜欢&＃xff0c;任何命令行工具都适用。

如何你习惯了 Unix 命令行&＃xff0c;bash 或是一个好选择。Bash 也可以在 Windows 工作站使用&＃xff0c;Cygwin 或 Git 都包含了 bash 命令行。

常用的速成法

下面介绍的速成法能找出 Spring/Hibernate 应用中常见的性能问题&＃xff0c;以及对应的解决方案。

速成法1——减少生成主键的代价

在插入操作频繁的进程中&＃xff0c;主键的生成策略很重要。生成 id 的一种常见方法是使用数据库序列&＃xff0c;通常一张表一个 id&＃xff0c;从而避免在不同表间进行插入时的冲突。

问题在于&＃xff0c;如果要插入50条记录&＃xff0c;我们希望为了获取这50个 id&＃xff0c;可以避免50趟查询数据库的来回网络调用&＃xff0c;让 Java 进程不一直等待。

Hibernate 通常如何解决此问题&＃xff1f;

Hibernate 提供了优化的 ID 生成器以避免此问题。也即&＃xff0c;对于序列&＃xff0c;会默认使用 HiLo id 生成器。以下是 HiLo 序列生成器的工作方式&＃xff1a;

调用一次序列&＃xff0c;获得 1000 (高值)

用以下方式计算50个 id

1000 * 50 &＃43; 0 &＃61; 50000

1000 * 50 &＃43; 1 &＃61; 50001

...

1000 * 50 &＃43; 49 &＃61; 50049, 达到低值 (50)

为新的高值1001调用序列&＃xff0c;依次类推

因此一次序列调用&＃xff0c;可生成50个键&＃xff0c;从而减少数次来回网络调用导致的负担。

这些优化的键生成器默认在 Hibernate 4中开启。如要禁用&＃xff0c;可将 hibernate.id.new_generator_mappings 设置为 false。

为什么生成主键仍是一个问题&＃xff1f;

问题在于&＃xff0c;如果你声明键生成策略为 AUTO&＃xff0c;且未启用优化的键生成器&＃xff0c;那么应用最后会面临大量的序列调用。

为了确保启用优化的键生成器&＃xff0c;请将键生成策略改为 SEQUENCE 而非 AUTO。

&＃64;Id

&＃64;GeneratedValue(strategy &＃61; GenerationType.SEQUENCE, generator &＃61; "your_key_generator")

private Long id;

改变设定之后&＃xff0c;在插入操作频繁的应用中能看到10%到20%的性能提升&＃xff0c;而且几乎没有改动代码。

速成法2——使用 JDBC 批处理 inserts/updates

对于批处理程序&＃xff0c;JDBC 驱动程序提供了旨在减少网络来回传输的优化方法&＃xff1a;”JDBC batch inserts/updates“。使用该方法后&＃xff0c;插入或更新会先在驱动层排队&＃xff0c;然后再传送到数据库。

当达到阈值后&＃xff0c;所有排队的语句都会一次性传给数据库。这可以避免驱动程序逐一传送语句&＃xff0c;导致网络来回传送的负担。

经过以下配置&＃xff0c;就能激活批处理 inserts/updates&＃xff1a;

100  

true  

true  

仅设置 JDBC 批处理大小并不够。因为 JDBC 驱动程序只会在收到对同一张表 insert/updates 时批处理这些语句。

如果收到对一张新表的插入语句&＃xff0c;JDBC 驱动程序会先清除对前一张表的批处理语句&＃xff0c;然后开始分批处理针对新表的 SQL 语句。

Spring Batch 内置了相似的功能。该优化能在插入操作频繁的应用中带来30%到40%的性能提升&＃xff0c;而不用改动任何代码行。

速成法3——定期清理 Hibernate 会话

在向数据库添加或修改数据时&＃xff0c;Hibernate 会在会话中保留一版已经存在的实体&＃xff0c;以防在会话关闭之前这些实体再度被修改。

但是&＃xff0c;多数情况下&＃xff0c;一旦对应的插入操作已经在数据库中完成&＃xff0c;我们就可以安心地丢弃那些实体。这会释放 Java 客户端进程中的内存&＃xff0c;避免过久的 Hibernate 会话导致的性能问题。

这种长久的会话应该尽量避免。但如果出于某种原因不得不使用它们&＃xff0c;以下是控制内存消耗的方法&＃xff1a;

entityManager.flush();

entityManager.clear();

flush 会触使新实体中的插入语句传送至数据库。clear 则会释放会话中的新实体。

速成法4——减少 Hibernate dirty-checking(脏数据检查) 的代价

Hibernate 内部使用了一种机制用于追踪被修改的实体&＃xff0c;名为 dirty-checking。该机制并不基于实体类中的 equals 和 hashcode 方法。

Hibernate 尽可能将 dirty-checking 的性能成本保持在最低值&＃xff0c;只在需要时使用 dirty-check。但是该机制也有成本&＃xff0c;在列数很多的表中该成本尤其可观。

在进行任何优化之前&＃xff0c;最重要的是使用 VisualVM 测量 dirty-checking 的成本。

如何避免 dirty-checking &＃xff1f;

dirty-checking 可以通过以下方式禁用&＃xff1a;

&＃64;Transactional(readOnly&＃61;true)

public void someBusinessMethod() {

....

}

禁用 dirty-checking 的另一种方式是使用 Hibernate 无状态会话&＃xff0c;预知详情请查看文档。

速成法5——搜索”坏“查询计划

检查最慢查询列表&＃xff0c;看看有没有好的查询计划。最常见的”坏“查询计划包括&＃xff1a;

全表搜索&＃xff1a;通常缺少一个索引或表统计过期时进行全表搜索。

全笛卡尔连接&＃xff1a;意思是计算多张表的全笛卡尔乘积。检查一下缺少的连接条件&＃xff0c;或拆分为几个步骤以简化查询。

速成法6——检查错误的提交间隔

如果你使用批处理程序&＃xff0c;提交间隔会对性能造成十倍甚至百倍的影响。

请确保提交间隔是符合预期的&＃xff08;对于 Spring 批任务&＃xff0c;通常是100到1000之间&＃xff09;。经常&＃xff0c;该参数的配置不正确。

速成法7—— 使用二级查询缓存

如果一些数据可以缓存&＃xff0c;则可以查看本文了解如何设置 Hibernate 缓存&＃xff1a;Hibernate 二级/查询缓存的陷阱。

结论

解决应用性能问题的关键&＃xff0c;在于通过收集一些指标发现当前的瓶颈。

没有一些测量指标&＃xff0c;往往无法在短时间内找到真正的问题根源。

此外&＃xff0c;很多典型的数据库驱动应用的性能陷阱&＃xff0c;如果一开始就使用了 Spring Batch&＃xff0c;就能够避免。