C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Optimalizace a ladění výkonu
Petr Adámek
Home Credit International a.s.

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Osnova
►Optimalizace
–První pravidlo optimalizace
–Druhé pravidlo optimalizace
–
►Princip práce JVM
–Vykonávání kódu
–Správa paměti
–
►Nástroje pro správu a ladění
–
2

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
První pravidlo optimalizace
►Nejdůležitější pravidlo optimalizace zní:
►Neoptimalizovat !
►
►Předčasná optimalizace je ZLO!
–Dopředu téměř nikdy nejsme schopni odhalit skutečná úzká místa, která způsobují výkonnostní
problémy.
–Pokud optimalizujeme brzo, optimalizujeme zbytečně.
–Naším cílem by měl být vždy jednoduchý a přehledný kód (viz pravidlo KISS).
–Takový kód se snadno udržuje a snadno optimalizuje.
►
►Optimalizujeme až teprve tehdy, kdy je to nutné a kdy máme identifikovaná úzká místa v programu.
–
–
–
–
3

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Příklad
►Mějme v aplikaci dvě metody
–Metoda a(), ve které program tráví 2 % času
–Metoda b(), ve které program tráví 30 % času
–Metodu a() je možné zrychlit 1000x
–Metodu b() je možně zrychlit o 20 procent (1,2x)
–
►Jaký vliv bude mít optimalizace těchto metod na celý program?
–Počítejme úsporu za jednu sekundu
–Metodu a() zrychlíme z 20 ms na 20 μs, takže ušetříme 19,98 ms.
–Metodu b() zrychlíme z 300 ms na 240 ms, takže ušetříme 60 ms.
►
►Jak ale zjistit, kde jsou úzká místa a kolik času spotřebují jednotlivé metody?
4

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Druhé pravidlo optimalizace
►Druhé pravidlo optimalizace zní:
►Neoptimalizovat bez profileru!
►
►Proč profiler?
–Profiler je nástroj, který nám umožňuje sledovat spotřebu paměti a strojového času jednotlivými
částmi programu.
–Chod programu bývá ovlivněn tolika faktory, že bez použití profileru nejsme schopni identifikovat
úzká místa programu.
§
►Spoléhání se na vlastní úsudek je v tomto případě spolehlivá cesta do míst, kde se nám rozhodně
nebude líbit.
►
5

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Jak optimalizovat
►Při optimalizaci
–Neoptimalizujeme dříve, než je to nutné
–Pro identifikaci úzkých míst používáme vhodné nástroje (např. profiler)
►
►Jak se to dělá v praxi
–Součástí specifikace by měly být také nefunkční požadavky definující požadavky na výkon (latence,
propustnost, paměťové nároky)
–Tyto parametry je nutné během vývoje sledovat a provádět zátěžové testy
–Zátěžové testy i optimalizace by měly probíhat ve stejném prostředí, jako produkční systém
►
6

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Princip JVM
►JVM
–Virtuální počítač pracující se zásobníkem, s vlastní instrukční sadou a správou paměti
–javac kompiluje zdrojové kódy do bytekódu, což je strojový kód JVM
–Automatická správa paměti (Garbage Collector)
►
►Způsob zpracování bytekódu
–Interpretace
–JIT (just-in-time)
–HotSpot
–
►Interpretace
–Pomalé
–Staré verze JVM
–Dnes možno aktivovat parametrem -Xint
7

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Zpracování bytekódu
►JIT (Just-in-time)
–Ve chvíli, kdy se bytekód provádí, je přeložen do strojového nativního kódu (bez ukládání do
cache)
–Pouze jednoduché optimalizace (překlad musí být rychlý)
–
►HotSpot
–Adaptivní optimalizace
–Často používané části kódu jsou překládány s vysokou mírou optimalizace
–
►Překlad do nativního kódu
–Výsledkem je spustitelný soubor (.exe, elf)
–Nepoužívá se, není rychlejší než moderní HotSpot JVM
–
8

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Správa paměti
►Garbage collector
–Pravidelně prochází paměťový prostor a hledá nepoužívané (tj. neodkazované objekty)
–Stop-The-World × paralelně pracující
–Možno zavolat explicitně (System.gc())
•Nepoužívat, automatické volání je efektivnější!
–Rozdělení paměti podle generací
9

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Výhody a nevýhody Garbage Collectoru
►Výhody
–Eliminace chyb v práci s ukazatelovou aritmetikou (např. neplatné odkazy)
–Redukce úniků paměti (memory leak)
–Eliminace problémů s fragmentaci paměti
–
►Nevýhody
–Garbage collector spotřebovává strojový čas
–Vyšší spotřeba paměti
–
10

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Úniky paměti
►Může v Javě dojít k úniku paměti (memory leak)?
–Může, ale v menší množině případů, než např. v C/C++
–
►Kdy může dojít k úniku paměti?
–Pokud někde stále držíme odkaz na objekt, který už nepotřebujeme.
–Typycké např. u různých vyrovnávacích pamětí
–Řešením je WeakReference (viz balík java.lang.ref)
–
11

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Nástroje
►Profiler
–NetBeans profiler
–Řada dalších komerčních nástrojů
►
►Sledování běžící JVM
–Java Console (JMX)
–DTrace (pouze Solaris)
►
►Analyzátory paměti
–HAP
–PMAT
►
►Zátěžové testy
–JMeter
12

C:\Users\sahula\Desktop\aaa\home_credit_it_centre_logo_rgb.png
Závěr
►
►?
13