摘要：筆者多次參與銀行運營商等大型企業(yè)的性能優(yōu)化工作總結(jié)了企業(yè)級應(yīng)用最應(yīng)重視的個性能指標(biāo)，主要包括商業(yè)事務(wù)，外部服務(wù)，垃圾回收以及應(yīng)用布局。應(yīng)用布局最后要探討的性能指標(biāo)是應(yīng)用布局。另一個需要監(jiān)測的是容器性能。

雖然很多人都曾預(yù)言 Java 將一蹶不振，但是不可否認(rèn)的是，很多重要項目中，尤其是銀行和政府一些大型項目，Java 仍在其中扮演著極其重要的角色。筆者多次參與銀行、運營商等大型企業(yè)的性能優(yōu)化工作,總結(jié)了企業(yè)級 Java 應(yīng)用最應(yīng)重視的4個性能指標(biāo)，主要包括：商業(yè)事務(wù)，外部服務(wù)，垃圾回收以及應(yīng)用布局。下文將逐一展開闡述：

商業(yè)事務(wù)是真實用戶體驗的直觀反映：它們抓取了用戶與應(yīng)用交互時，用戶體驗到的實時性能數(shù)據(jù)。測量商業(yè)事務(wù)的性能，需要抓取一件商業(yè)事務(wù)整體的響應(yīng)時間及其各個組件的響應(yīng)時間。這些響應(yīng)時間再與滿足業(yè)務(wù)需求的基準(zhǔn)進(jìn)行比較，從而決定應(yīng)用是否正常。

如果你只打算測量應(yīng)用的一個方面，本文會推薦你測量商業(yè)事務(wù)的表現(xiàn)。盡管容量指標(biāo)(container metrics)能幫助你決定何時調(diào)節(jié)集群規(guī)模，但是商業(yè)事務(wù)才決定了應(yīng)用本身的性能。你無需詢問應(yīng)用服務(wù)器線程池(thread pool)的使用情況，而是關(guān)心用戶能否迅速完成他們的商業(yè)事務(wù)，以及這些事務(wù)的表現(xiàn)是否正常。

介紹一點背景知識：商業(yè)事務(wù)通過其入口進(jìn)行辨別，即用戶與你的業(yè)務(wù)進(jìn)行互動的入口。這類互動包括：一個網(wǎng)頁請求，一個網(wǎng)頁服務(wù)調(diào)用，或消息隊列中的一條消息。當(dāng)然，你也可以基于一個 URL 參數(shù)為同樣的網(wǎng)頁請求定義多個入口，或基于一個服務(wù)調(diào)用的內(nèi)容定義多個入口點。關(guān)鍵在于：商業(yè)交易必須與對你的業(yè)務(wù)流程相關(guān)聯(lián)，比如說中國移動的空中繳費業(yè)務(wù)對應(yīng)到系統(tǒng)中是多個原子服務(wù)，我們就應(yīng)該將這幾個原子服務(wù)通過相應(yīng)的關(guān)聯(lián)聚合成一個空中繳費業(yè)務(wù)來進(jìn)行監(jiān)控。

辨別某個商業(yè)交易后，它的性能就會在整個應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)行測量。每個商業(yè)交易的性能會與其基準(zhǔn)進(jìn)行比較，判定其是否正常。譬如，如果某個商業(yè)事務(wù)的響應(yīng)時間大于您設(shè)定的閾值，我們便判定其運行異常。

總而言之，商業(yè)事務(wù)最能反映用戶體驗，因此它們也是最重要的抓取維度。

外部服務(wù)的形式多種多樣：從屬的網(wǎng)頁服務(wù)、遺留系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫等。外部服務(wù)是與應(yīng)用交互的系統(tǒng)。運行在外部服務(wù)系統(tǒng)中的代碼常常無法控制，但是我們可以控制這些系統(tǒng)的配置，因此了解他們是否運行正常以及何時出錯也很重要。并且，我們必須有能力區(qū)分問題是出自自身應(yīng)用，還是源于這些外部服務(wù)系統(tǒng)。

從商業(yè)事務(wù)的角度來說，我們可以辨別并測量這些處于自身應(yīng)用的外部服務(wù)。有時，我們需要配置監(jiān)控方法從而辨別那些包裹了外部服務(wù)調(diào)用的方法。但是對于常見的協(xié)議，諸如 HTTP 和 JDBC，外部服務(wù)可以自動檢測。

商業(yè)事務(wù)讓你對應(yīng)用的性能有了全局的掌控，幫助你對性能問題進(jìn)行分類。但是外部服務(wù)總能以意想不到的方式極大地影響應(yīng)用的運行，所以你必須監(jiān)控它們。

從 Java 發(fā)布最早版本開始，一直都保留的核心特性就是垃圾回收，它真是讓人又愛又恨。垃圾回收使我們不再需要手動管理內(nèi)存：當(dāng)使用完一個對象后，我們只需刪除它的引用，然后垃圾回收就會自動釋放它。如果你使用過需要手動管理內(nèi)存的語言，諸如C或C++，你會滿懷感激。垃圾回收為程序員們減少了分配、釋放內(nèi)存空間的繁瑣步驟。

此外，因為垃圾回收器會自動釋放沒有引用的內(nèi)存空間，它減少了傳統(tǒng)的內(nèi)容泄露情況，即內(nèi)存被分配后，該內(nèi)存的引用在內(nèi)存釋放前就被刪除了。聽起來就像靈丹妙藥，不是么？

盡管垃圾回收達(dá)成了無需手動管理內(nèi)存的目標(biāo)，也防止了傳統(tǒng)的內(nèi)存泄露，但是作為代價，垃圾回收過程有時相當(dāng)笨拙。根據(jù)不同的 JVM,垃圾回收策略也會不同。深入探討這些策略超出了本文的主旨。但是，讀者應(yīng)該明白，了解垃圾回收期的工作原理，以及最佳的配置方案至關(guān)重要。

垃圾回收最大的敵人就是傳說中的主要 (major) 或 (full) 垃圾回收。除了 Azul JVM，所有的 JVM 都有這個問題。通常，垃圾回收大致分為兩類：

次級

主要

為了釋放存活時間較短的對象，次級垃圾回收發(fā)生得相對頻繁。他們在運行時不會封鎖線程，產(chǎn)生的影響較小。

然而，主要垃圾回收，有時也稱為“暫停世界(Stop The World, STW)”垃圾回收，因為他們在運行時會封鎖 JVM 中的所有線程。

當(dāng)垃圾回收運行時，它會運行一項可達(dá)性測試 (reachability test)，如圖四所示。它會創(chuàng)建一個由對象組成的根集合 (root set)，該集合包含每個運行線程中的直接可見對象。接著，它會探尋根集合中的對象涉及的其他對象，然后探尋這些對象涉及的對象，直到所有對象都被涉及。在這個過程中，它會記錄 (mark) 下現(xiàn)時活動對象的內(nèi)存地址，然后把不被使用的所有地址都掃除 (sweep)。說得更恰當(dāng)些，它會把沒有根集合對象引用的內(nèi)存都釋放。最終，它會壓縮、整理這些內(nèi)存，這樣新的對象才能獲得內(nèi)存分配。

根據(jù)不同的 JVM ，次級、主要回收的方式都會不同。圖五圖六展示了在Sun JVM內(nèi)次級、主要回收的操作方式。

在次級回收中，內(nèi)存主要分配到 Eden 空間直到將其填滿。接著，拷貝收集器(copy collector)會將 Eden 中的活動對象拷貝到兩個幸存者空間(survivor spaces, to space和from space)。遺留在 Eden 中的對象就會被移除。如果幸存者空間被填滿，但還有多余的活動對象，這些對象會被移到 tenured 空間。只有主要回收才能釋放tenured空間的內(nèi)存。

最終，tenured 空間會被填滿，主要回收將會執(zhí)行。它不會將幸存者空間放不下的活動對象拷貝到 tenured 空間中。此時，JVM 會封鎖所有線程，運行可達(dá)性測試，清除年輕的數(shù)據(jù)(Eden和兩個幸存者空間)，并壓縮 tenured 空間。我們將之稱為主要回收。

你或許會想，堆越大，主要回收運行得越不頻繁。但是當(dāng)它執(zhí)行時，所需時間就會比小堆要長。因此，調(diào)整好堆的大小和垃圾回收策略對于應(yīng)用的性能也很重要。

最后要探討的性能指標(biāo)是應(yīng)用布局。因為云的出現(xiàn)，現(xiàn)在的應(yīng)用變得更加靈活：應(yīng)用環(huán)境可以根據(jù)用戶需求調(diào)節(jié)大小。因此，對應(yīng)用的布局進(jìn)行檢測從而決定實例的多少是否合適是非常重要的。如果你的實例太多，你的云主機成本就會增加。但如果你沒有足夠的實例，商業(yè)事務(wù)就會受到影響。

在評測過程中，下面兩個指標(biāo)尤其重要：

商業(yè)事務(wù)的吞吐量

容器性能

商業(yè)事務(wù)應(yīng)該基準(zhǔn)化，你應(yīng)該知道在給定的時間里為了滿足基準(zhǔn)所需的實例數(shù)量。如果你的商業(yè)事務(wù)的吞吐量增長突然，你就要增加實例以滿足用戶。

另一個需要監(jiān)測的是容器性能。具體來說，你想確定是否有應(yīng)用中的實例負(fù)載過大，如果有，你或許想在那個應(yīng)用中添加實例。從應(yīng)用的角度查看實例狀態(tài)很重要，因為單個實例可能由于垃圾回收之類的因素負(fù)載過大，但如果應(yīng)用中大多數(shù)實例都負(fù)載過大，則該應(yīng)用可能已經(jīng)無法支持它接受的訪問量。

因為應(yīng)用中的實例可以單個地調(diào)節(jié)規(guī)模，所以分析各個實例的性能進(jìn)而調(diào)整應(yīng)用布局就至關(guān)重要。

本文系 OneAPM 工程師陶炳哲整理。請訪問 OneAPM 官方技術(shù)博客。