應(yīng)用J2EE平臺開發(fā)的系統(tǒng)的性能是系統(tǒng)使用者和開發(fā)者都關(guān)注的問題，本文從服務(wù)器端編程時應(yīng)注意的幾個方面討論代碼對性能的影響，并總結(jié)一些解決的建議。
關(guān)鍵詞：性能，Java，J2EE，EJB，Servlet，JDBC
一、概要
Java 2 Platform, Enterprise Edition (J2EE)是當(dāng)前很多商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)使用的開發(fā)平臺，該技術(shù)提供了一個基于組件的方法來設(shè)計(jì)、開發(fā)、裝配和部署企業(yè)級應(yīng)用程序。J2EE平臺提供了一個多層結(jié)構(gòu)的分布式的應(yīng)用程序模型，可以更快地開發(fā)和發(fā)布的新的應(yīng)用解決方案。J2EE是一種技術(shù)規(guī)范，定義了整個標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用開發(fā)體系結(jié)構(gòu)和一個部署環(huán)境，應(yīng)用開發(fā)者開發(fā)時只要專注于具體商業(yè)邏輯和商業(yè)業(yè)務(wù)規(guī)則的實(shí)現(xiàn)上，而其他的諸如事務(wù)、持久化、安全等系統(tǒng)開發(fā)問題可以由應(yīng)用程序容器或者服務(wù)器處理，開發(fā)完成后，就可以方便地部署到實(shí)現(xiàn)規(guī)范的應(yīng)用服務(wù)器中。
作為網(wǎng)絡(luò)上的商業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，同時訪問的人數(shù)是很多的，在大量訪問的情況下，過多的資源請求和有限的服務(wù)器資源（內(nèi)存、CPU時間、網(wǎng)絡(luò)帶寬等）之間就會出現(xiàn)矛盾，應(yīng)用系統(tǒng)的性能就顯得很重要了，有時正確的代碼并不能保證項(xiàng)目的成功，性能往往是最后決定一個項(xiàng)目是否成功關(guān)鍵。
本文主要從性能的角度出發(fā)，討論J2EE服務(wù)器端的代碼性能優(yōu)化和提升。
二、常見的Java 編程
J2EE語言基礎(chǔ)是Java，常用的Java代碼問題對應(yīng)用系統(tǒng)的性能影響，下面討論了一些應(yīng)該注意方面。
當(dāng)處理字符串的相加時，常見的寫法是：..
String str1 = "Hello";
String str2 = "welcome to world";
String str3 = str1 + ", " + str2 +"!";
System.out.println(str3);
很多人都知道，這樣的代碼效率是很低的，因?yàn)镾tring是用來存儲字符串常量的，如果要執(zhí)行“＋”的操作，系統(tǒng)會生成一些臨時的對象，并對這些對象進(jìn)行管理，造成不必要的開銷。
如果字符串有連接的操作，替代的做法是用StringBuffer類的append方法，它的缺省構(gòu)造函數(shù)和append的實(shí)現(xiàn)是：
public StringBuffer() { // 構(gòu)造函數(shù)
this(16); // 缺省容量16}
public synchronized StringBuffer append(String str) {
if (str == null) {
str = String.valueOf(str);
}
int len =str.length();
int newcount = count + len;
if(newcount ＞ value.length)
expandCapacity(newcount);
// 擴(kuò)充容量
str.getChars(0, len, value, count);
count = newcount;
return this;
}
當(dāng)字符串的大小超過缺省16時，代碼實(shí)現(xiàn)了容量的擴(kuò)充，為了避免對象的重新擴(kuò)展其容量，更好的寫法為：
StringBuffer buffer = new StringBuffer(30);
// 分配指定的大小。
buffer.append("hello");
buffer.append(",");
buffer.append("welcometo world!");
String str = buffer.toString();
Java中的很多類都有它的默認(rèn)的空間分配大小，對于一些有大小的對象的初始化，應(yīng)該預(yù)計(jì)對象的大小，然后使用進(jìn)行初始化，上面的例子也說明了這個問題，StringBuffer創(chuàng)建時，我們指定了它的大小。
另外的一個例子是Vector，當(dāng)聲明Vector vect＝new Vector()時，系統(tǒng)調(diào)用：
public Vector() {// 缺省構(gòu)造函數(shù)
this(10); // 容量是 10;
}
缺省分配10個對象大小容量。當(dāng)執(zhí)行add方法時，可以看到具體實(shí)現(xiàn)為：..
public synchronized boolean add(Object o) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount+1);
elementData[elementCount++] =o;
return true;
}
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity ＞ oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (capacityIncrement ＞ 0) ? (oldCapacity + capacityIncrement) :
(oldCapacity * 2);
if (newCapacity ＜ minCapacity) {
newCapacity = minCapacity;
}
elementData = new Object[newCapacity];
System.arraycopy(oldData, 0, elementData, 0, elementCount);
}
}
我們可以看到，當(dāng)Vector大小超過原來的大小時，一些代碼的目的就是為了做容量的擴(kuò)充，在預(yù)先知道該Vector大小的話，可以指定其大小，避免容量擴(kuò)充的開銷，如知道Vector大小為100時，初始化是就可以象這樣。
循環(huán)是比較重復(fù)運(yùn)行的地方，如果循環(huán)次數(shù)很大，循環(huán)體內(nèi)不好的代碼對效率的影響就會被放大而變的突出?？紤]下面的代碼片：..
Vector vect = new Vector(1000);
...
for( inti=0; i＜vect.size(); i++){
...
}
for循環(huán)部分改寫成：
int size = vect.size();
for( int i=0; i＞size; i++){
...
}
如果size=1000，就可以減少1000次size()的系統(tǒng)調(diào)用開銷，避免了循環(huán)體重復(fù)調(diào)用。
再看如下的代碼片：..
for (int i = 0;i ＜100000;i++)
if (i%10 == 9) {
... // 每十次執(zhí)行一次
}
改寫成也可以提高效率：..
for(inti =0,j =10; i＜100000; i++,j--){
if(j == 0){
... // 每十次執(zhí)行一次
j = 10;
}
}
所以，當(dāng)有較大的循環(huán)時，應(yīng)該檢查循環(huán)內(nèi)是否有效率不高的地方，尋找更優(yōu)的方案加以改進(jìn)。
盡量少用new來初始化一個類的實(shí)例，當(dāng)一個對象是用new進(jìn)行初始化時，其構(gòu)造函數(shù)鏈的所有構(gòu)造函數(shù)都被調(diào)用到，所以new操作符是很消耗系統(tǒng)資源的，new一個對象耗時往往是局部變量賦值耗時的上千倍。同時，當(dāng)生成對象后，系統(tǒng)還要花時間進(jìn)行垃圾回收和處理。
當(dāng)new創(chuàng)建對象不可避免時，注意避免多次的使用new初始化一個對象。
盡量在使用時再創(chuàng)建該對象。如：
NewObject object = new NewObject();
int value;
if(i＞0 )
{
value =object.getValue();
}
可以修改為：
int value;
if(i＞0 )
{
NewObject object = new NewObject();
Value =object.getValue();
}
另外，應(yīng)該盡量重復(fù)使用一個對象，而不是聲明新的同類對象。一個重用對象的方法是改變對象的值，如可以通過setValue之類的方法改變對象的變量達(dá)到重用的目的。
盡量使用局部變量，調(diào)用方法時傳遞的參數(shù)以及在調(diào)用中創(chuàng)建的臨時變量都保存在棧（Stack） 中，速度較快。其他變量，如靜態(tài)變量、實(shí)例變量等，都在堆（Heap）中創(chuàng)建，速度較慢。
盡量使用靜態(tài)變量，即加修飾符static，如果類中的變量不會隨他的實(shí)例而變化，就可以定義為靜態(tài)變量，從而使他所有的實(shí)例都共享這個變量。
·方法（Method）調(diào)用
在Java中，一切都是對象，如果有方法（Method）調(diào)用，處理器先要檢查該方法是屬于哪個對象，該對象是否有效，對象屬于什么類型，然后選擇合適的方法并調(diào)用。
可以減少方法的調(diào)用，同樣一個方法：
public void CallMethod(int i ){
if( i ==0 ){
return;
}
... // 其他處理
}
如果直接調(diào)用，
int i = 0;
...
CallMethod(i);
就不如寫成：
int i = 0;
...
if( i ==0 ){
CallMethod(i);
}
不影響可讀性等情況下，可以把幾個小的方法合成一個大的方法。
另外，在方法前加上final，private關(guān)鍵字有利于編譯器的優(yōu)化。
異常是Java的一種錯誤處理機(jī)制，對程序來說是非常有用的，但是異常對性能不利。拋出異常首先要創(chuàng)建一個新的對象，并進(jìn)行相關(guān)的處理，造成系統(tǒng)的開銷，所以異常應(yīng)該用在錯誤處理的情況，不應(yīng)該用來控制程序流程，流程盡量用while，if等處理。
在不是很影響代碼健壯性的前提下，可以把幾個try/catch塊合成一個。
同步主要出現(xiàn)在多線程的情況，為多線程同時運(yùn)行時提供對象數(shù)據(jù)安全的機(jī)制，多線程是比較復(fù)雜話題，應(yīng)用多線程也是為了獲得性能的提升，應(yīng)該盡可能減少同步。
另外，如果需要同步的地方，可以減少同步的代碼段，如只同步某個方法或函數(shù)，而不是整個代碼。
Java的API一般都做了性能的考慮，如果完成相同的功能，優(yōu)先使用API而不是自己寫的代碼，如數(shù)組復(fù)制通常的代碼如下：
int size = 1000;
String[] strArray1 = new String[size];
String[] strArray2 = new String[size];
for(inti=0;i＜size;i++){ // 賦值
strArray1 = (new String("Array: " + i));
}
for(inti=0;i＜size;i++){ // 復(fù)制
strArray2=(new String((String)a));
}
如果使用Java提供的API，就可以提高性能：
int size = 1000;
String[] strArray1 = new String[size];
String[] strArray2 = new String[size];
for(inti=0;i＜size;i++){ // 賦值
strArray1 = (new String("Array: " + i));
}
System.arraycopy(strArray1,0,strArray2,0,size); // 復(fù)制
同樣的一個規(guī)則是，當(dāng)有大量數(shù)據(jù)的復(fù)制時，應(yīng)該使用System.arraycopy()。
三、I/O 性能
輸入/輸出（I/O）包括很多方面，我們知道，進(jìn)行I/O操作是很費(fèi)系統(tǒng)資源的。程序中應(yīng)該盡量少用I/O操作。使用時可以注意：
System.out.println()對于大多時候是有用的，特別是系統(tǒng)調(diào)試的時候，但也會產(chǎn)生大量的信息出現(xiàn)在控制臺和日志上，同時輸出時，有序列化和同步的過程，造成了開銷。
特別是在發(fā)行版中，要合理的控制輸出，可以在項(xiàng)目開發(fā)時，設(shè)計(jì)好一個Debug的工具類，在該類中可以實(shí)現(xiàn)輸出開關(guān)，輸出的級別，根據(jù)不同的情況進(jìn)行不同的輸出的控制。
讀寫內(nèi)存要比讀寫文件要快很多，應(yīng)盡可能使用緩沖。
盡可能使用帶有Buffer的類代替沒有Buffer的類，如可以用BufferedReader 代替Reader，用BufferedWriter代替Writer來進(jìn)行處理I/O操作。
同樣可以用BufferedInputStream代替InputStream都可以獲得性能的提高。
四、Servlet
Servlet采用請求——響應(yīng)模式提供Web服務(wù)，通過ServletResponse以及ServletRequest這兩個對象來輸出和接收用戶傳遞的參數(shù)，在服務(wù)器端處理用戶的請求，根據(jù)請求訪問數(shù)據(jù)庫、訪問別的Servlet方法、調(diào)用EJB等等，然后將處理結(jié)果返回給客戶端。
Servlet是多線程的，以處理不同的請求，基于前面同步的分析，如果有太多的同步就失去了多線程的優(yōu)勢了。
很多時候，存儲一些對象在HttpSession中是有必要的，可以加快系統(tǒng)的開發(fā)，如網(wǎng)上商店系統(tǒng)會把購物車信息保存在該用戶的Session中，但當(dāng)存儲大量的信息或是大的對象在會話中是有害的，特別是當(dāng)系統(tǒng)中用戶的訪問量很大，對內(nèi)存的需求就會很高。
具體開發(fā)時，在這兩者之間應(yīng)作好權(quán)衡。
通常情況，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的超時時間時，同時有些Session沒有了活動，服務(wù)器會釋放這些沒有活動的Session，.. 不過這種情況下，特別是多用戶并訪時，系統(tǒng)內(nèi)存要維護(hù)多個的無效Session。
當(dāng)用戶退出時，應(yīng)該手動釋放，回收資源，實(shí)現(xiàn)如下：..
HttpSession theSession = request.getSession();
// 獲取當(dāng)前Session
if(theSession != null){
theSession.invalidate(); // 使該Session失效
}
五、EJB 問題
EJB是Java服務(wù)器端服務(wù)框架的規(guī)范，軟件廠商根據(jù)它來實(shí)現(xiàn)EJB服務(wù)器。應(yīng)用程序開發(fā)者可以專注于支持應(yīng)用所需的商業(yè)邏輯，而不用擔(dān)心周圍框架的實(shí)現(xiàn)問題。EJB規(guī)范詳細(xì)地解釋了一些最小但是必須的服務(wù)，如事務(wù)，安全和名字等。
EJB庫使用Enterprise Bean 的客戶端通過它的Home接口創(chuàng)建它的實(shí)例?？蛻舳四芡ㄟ^JNDI訪問它。服務(wù)器通過Lookup方法來獲取。
JNDI是個遠(yuǎn)程對象，通過RMI方式調(diào)用，對它的訪問往往是比較費(fèi)時的。所以，在設(shè)計(jì)時可以設(shè)計(jì)一個類專門用來緩存Home接口，在系統(tǒng)初始化時就獲得需要的Home接口并緩存，以后的引用只要引用緩存即可。
直接訪問Entity Bean是個不好的習(xí)慣，用會話Bean封裝對實(shí)體Bean的訪問能夠改進(jìn)事務(wù)管理，因?yàn)槊恳粋€對get方法的直接調(diào)用將產(chǎn)生一個事務(wù)，容器將在每一個實(shí)體Bean的事務(wù)之后執(zhí)行一個“Load-Store”.. 操作。
最好在Session Bean中完成Entity Bean的封裝，減少容器的事務(wù)處理，并在Session Bean中實(shí)現(xiàn)一些具體的業(yè)務(wù)方法。
相當(dāng)于HttpSession，當(dāng)把一個Session Bean設(shè)為Stateful，即有狀態(tài)的Session Bean 后，應(yīng)用容器（Container）就可能有“鈍化”（Passivate）和活化（Activate）過程，即在主存和二級緩存之間對 SessionBean進(jìn)行存儲位置的轉(zhuǎn)移，在這個過程中，存在序列化過程。
通常有狀態(tài)Session Bean的釋放是在超時時發(fā)生，容器自動的清除該對象，但是如果交給容器管理，一方面可能產(chǎn)生對象鈍化，另一方面未超時期間，系統(tǒng)還要維護(hù)一份該對象，所以如果我們確認(rèn)使用完該StatefulSession Bean后不再需要時，可以顯式的將其釋放掉，方法是調(diào)用：
theSesionBean.remove();
六、數(shù)據(jù)庫訪問
在J2EE開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫訪問一般是個必備的環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)庫用來存儲業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，供應(yīng)用程序訪問。
在Java技術(shù)的應(yīng)用體系中，應(yīng)用程序是通過JDBC（Java Database Connectivity）實(shí)現(xiàn)的接口來訪問數(shù)據(jù)庫的，JDBC支持“建立連接、SQL語句查詢、處理結(jié)果”等基本功能。在應(yīng)用JDBC接口訪問數(shù)據(jù)庫的過程中，只要根據(jù)規(guī)范來實(shí)現(xiàn)，就可以達(dá)到要求的功能。
但是，有些時候進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢的效率著實(shí)讓開發(fā)人員不如所愿，明明根據(jù)規(guī)范編寫的程序，運(yùn)行效果卻很差，造成整個系統(tǒng)的執(zhí)行效率不高。
JDBC API包括兩種實(shí)現(xiàn)接口形式，一種是純Java實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動，一種利用ODBC驅(qū)動和數(shù)據(jù)庫客戶端實(shí)現(xiàn)，具體有四種驅(qū)動模式并各有不同的應(yīng)用范圍，針對不同的應(yīng)用開發(fā)要選擇合適的JDBC驅(qū)動，在同一個應(yīng)用系統(tǒng)中，如果選擇不同的JDBC驅(qū)動，在效率上會有差別。
例如，有一個企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，不要求支持不同廠商的數(shù)據(jù)庫，這時就可以選擇模式4的JDBC驅(qū)動，該驅(qū)動一般由數(shù)據(jù)庫廠商實(shí)現(xiàn)的基于本地協(xié)議的驅(qū)動，直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)使用的協(xié)議，減少了模式3中的中間層。
為了提高訪問數(shù)據(jù)庫的性能，我們還可以使用JDBC 2.0的一些規(guī)范和特性，JDBC是占用資源的，在使用數(shù)據(jù)庫連接時可以使用連接池Connection Pooling，避免頻繁打開、關(guān)閉Connection。而我們知道，獲取Connection是比較消耗系統(tǒng)資源的。
Connection緩沖池是這樣工作的：當(dāng)一個應(yīng)用程序關(guān)閉一個數(shù)據(jù)庫連接時，這個連接并不真正釋放而是被循環(huán)利用，建立連接是消耗較大的操作，循環(huán)利用連接可以顯著的提高性能，因?yàn)榭梢詼p少新連接的建立。
一個通過DataSource獲取緩沖池獲得連接，并連接到一個CustomerDB數(shù)據(jù)源的代碼演示如下：
Context ctx = new InitialContext();
DataSource dataSource = (DataSource) ctx.lookup("jdbc/CustomerDB");
Connection conn = dataSource.getConnection("password","username");
一個DataSource對象代表一個實(shí)際的數(shù)據(jù)源。這個數(shù)據(jù)源可以是從關(guān)系數(shù)據(jù)庫到表格形式的文件，完全依賴于它是怎樣實(shí)現(xiàn)的，一個數(shù)據(jù)源對象注冊到JNDI名字服務(wù)后，應(yīng)用程序就可以從JNDI服務(wù)器上取得該對象，并使用之和數(shù)據(jù)源建立連接。
通過上面的例子，我們知道DataSource是從連接池獲得連接的一種方式，通過JNDI方式獲得，是占用資源的。
為了避免再次的JNDI調(diào)用，可以系統(tǒng)中緩存要使用的DataSource。
系統(tǒng)一般是并發(fā)的系統(tǒng)，在每次申請和使用完資源后，應(yīng)該釋放供別人使用，數(shù)據(jù)庫資源每個模式的含義可以參考SUN JDBC的文檔，不同是比較寶貴的，使用完成后應(yīng)該保證徹底的釋放。
請看下面的代碼段：
Connection conn = null;
Statement stmt = null;
ResultSet rs = null;
try {
DataSource dataSource = getDataSource();
// 取的DataSource的方法，實(shí)現(xiàn)略。
conn = datasource.getConnection();
stmt = conn.createStatement();
rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM ...");
... // 其他處理
rs.close();
stmt.close();
conn.close();
}catch (SQLException ex) {
... // 錯誤處理
}
粗看似乎沒有什么問題，也有關(guān)閉相關(guān)如Connection等系統(tǒng)資源的代碼，但當(dāng)出現(xiàn)異常后，關(guān)閉資源的代碼可能并不被執(zhí)行，為保證資源的確實(shí)已被關(guān)閉，應(yīng)該把資源關(guān)閉的代碼放到finally塊：
Connection conn = null;
Statement stmt = null;
ResultSet rs = null;
try {
DataSource dataSource = getDataSource();
// 取的DataSource的方法，實(shí)現(xiàn)略。
conn = datasource.getConnection();
stmt = conn.createStatement();
rs = stmt.executeQuery("SELECT * FROM ...");
... // 其他處理
}catch (SQLException ex) {
... // 錯誤處理
}finally{
if (rs!=null) {
try {
rs.close(); // 關(guān)閉ResultSet}
catch (SQLException ex) {
... // 錯誤處理
}
}
if (stmt!=null){
try {
stmt.close(); // 關(guān)閉Statement}
catch (SQLException ex) {
... // 錯誤處理
}
}
if (conn!=null){
try {
conn.close(); // 關(guān)閉Connection}
catch (SQLException ex) {
... // 錯誤處理
}
}
}
當(dāng)我們在讀取諸如數(shù)據(jù)列表、報(bào)表等大量數(shù)據(jù)時，可以發(fā)現(xiàn)使用EJB的方法是非常慢的，這時可以使用直接訪問數(shù)據(jù)庫的方法，用SQL直接存取數(shù)據(jù)，從而消除EJB的經(jīng)常開支（例如遠(yuǎn)程方法調(diào)用、事務(wù)管理和數(shù)據(jù)序列化，對象的構(gòu)造等）。
對于構(gòu)建的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如果有些數(shù)據(jù)要經(jīng)常要從數(shù)據(jù)庫中讀取，同時，這些數(shù)據(jù)又不經(jīng)常變化，這些數(shù)據(jù)就可以在系統(tǒng)中緩存起來，使用時直接讀取緩存，而不用頻繁的訪問數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)。
緩存工作可以在系統(tǒng)初始化時一次性讀取數(shù)據(jù)，特別是一些只讀的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)更新時更新數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，同時更新緩存的數(shù)據(jù)值。
一個例子是，在一套企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中，企業(yè)的信息數(shù)據(jù)（如企業(yè)的名稱）在多個業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊中使用，這時就可以把這些數(shù)據(jù)緩存起來，需要時直接讀取緩存的企業(yè)信息數(shù)據(jù)。
七、總結(jié)
一般意義上說，參與系統(tǒng)運(yùn)行的代碼都會對性能產(chǎn)生影響，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該養(yǎng)成良好的編程規(guī)范、編寫高質(zhì)量的代碼，當(dāng)系統(tǒng)性能出現(xiàn)問題時，要找到主要影響性能的瓶頸所在，然后集中精力優(yōu)化這些代碼，能達(dá)到事半功倍的效果。
J2EE性能的優(yōu)化包括很多方面的，要達(dá)到一個性能優(yōu)良的系統(tǒng)，除了關(guān)注代碼之外，還應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行情況，從服務(wù)器軟硬件環(huán)境、集群技術(shù)、系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)、系統(tǒng)部署環(huán)境、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)等方面綜合考慮。
