这是我参与「第五届青训营」笔记创作活动的第9天！
性能优化
基本问题
1. 性能优化是什么？
- 是提升软件系统处理能力，减少不必要消耗，充分发掘计算机算力的一种方式
2. 为什么要做性能优化？
- 提升用户体验：刷抖音更丝滑，双十一流量大时不卡顿
- 资源高效利用：降低成本，提高效率
两个层面
1.业务层优化
- 针对特定场景，具体问题，具体分析
- 容易获得较大性能收益
2.语言运行时优化
- 解决更通用的性能问题
- 考虑更多场景
- Tradeoffs
可维护性
- 软件质量至关重要
- 在保证接口稳定的前提下改进具体实现
- 测试用例:覆盖尽可能多的场景，方便回归
- 文档:做了什么，没做什么，能达到怎样的效果
- 隔离:通过选项控制是否开启优化
- 可观测:必要的日志输出
自动内存管理
概念及背景
动态内存： 程序在运行时根据需求动态分配的内存: malloc()
自动内存管理(垃圾回收): 由程序语言的运行时系统管理动态内存，避免手动内存管理，专注于实现业务逻辑。保证内存使用的正确性和安全性
三个任务
- 为对象分配空间
- 找到存活对象
- 回收死亡对象的内存空间
相关概念
- Mutator:业务线程，分配新对象，修改对象指向关系
- Collector: GC线程，找到存活对象，回收死亡对象的内存空 间
- Serial GC:只有一个collector
- Parallel GC:支持多个collectors同时回收的GC算法
- Concurrent GC: mutator(s)和collector(s)可以同时执行
- Collectors必须感知对象指向关系的改变
评价GC算法
- 安全性：不能回收存活的对象 基本要求
- 吞吐率：1-GC时间/程序执行总时间 花在GC上的时间
- 暂停时间：业务是否感知
- 内存开销：GC 元数据开销
追踪垃圾回收(Tracing garbage collection)
对象被回收条件：指针指向关系不可达的对象
回收步骤：
-
1.标记根对象： 静态变量、全局变量、常量、线程栈等
-
2.找到可达对象 求指针指向关系的传递闭包：从跟对象出发，找到所有可达对象
-
3.清理不可达对象
-
将存活对象复制到另外的内存空间（Copying GC）
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将死亡对象的内存标记为“可分配”（Mark-sweep GC）
- 移动并整理存活对象（Mark-compact GC）
分代GC(Generational GC)
分代的垃圾回收策略，是基于这样一个事实：不同的对象的生命周期是不一样的。因此，不同生命周期的对象可以采取不同的收集方式，以便提高回收效率。
目的： 对年轻和老年的对象，制定不同的GC策略，降低整体内存管理的开销
年轻代：
- 常规的对象分配
- 由于存活对象很少，可以采用copying collection
- CG吞吐率很高
老年代
- 对象趋于一直活着，反复复制开销较大
- 可以采用mark-sweep collection
引用计数(Reference counting)
- 每个对象都有一个与之关联的引用数目
- 对象存活的条件：当且仅当引用数大于0
优点
- 内存管理的操作被平摊到程序执行过程中
- 内存管理不需要了解runtime的实现细节:C++智能指针(smart pointer)
缺点
- 维护引用计数的开销较大:通过原子操作保证对引用计数操作的原子性和可见性
- 无法回收环形数据结构———weak reference
- 内存开销:每个对象都引入的额外内存空间存储引用数目
- 回收内存时依然可能引发暂停
总结
这节课主要对上节部分的性能优化的基本问题、不同层面和可维护性做了总结。同时，学习了新的内容——自动内存管理，即垃圾回收算法做了一个初步的了解。对常用的几种回收算法做了基础的认识。
