Leistungsengpässe verstehen

Codeoptimierung in Java

Pavlos Kosmetatos

Lead Engineer @Wealthyhood

Was sind Leistungsengpässe?

Sie sind Beschränkungen, die die Geschwindigkeit und Effizienz unserer Anwendung limitieren.

Stell dir vor, du gießt Wasser durch einen Trichter – die engste Stelle bestimmt die Flussrate!

Wasser fließt durch einen Trichter

Codeoptimierung in Java

Arten von Engpässen

CPU-gebundene Engpässe

  • Komplexe Berechnungen
  • Ineffiziente Algorithmen

I/O-gebundene Engpässe

  • Datenbankoperationen
  • Netzwerkaufrufe
  • Dateioperationen

Speichergebundene Engpässe (später behandelt)

Codeoptimierung in Java

Leistung messen mit System.nanoTime()

  • System.nanoTime() – hochpräzise Zeitmessung
    • Misst die verstrichene Zeit
    • Gibt Nanosekunden (1 Milliarde = 1 Sekunde) als long zurück
  • Anders als System.currentTimeMillis(), misst die echte Uhrzeit

$$

long startTime = System.nanoTime();
// Code to measure
long endTime = System.nanoTime();
long duration = endTime - startTime;
Codeoptimierung in Java

System.nanoTime() verwenden

// Measuring ArrayList.contains() performance
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    numbers.add(i);
}


long startTime = System.nanoTime();
boolean found = numbers.contains(99999); // O(n) operation
long endTime = System.nanoTime();
Codeoptimierung in Java

System.nanoTime() verwenden

long duration = endTime - startTime;
System.out.println("Time taken: " + duration + " ns");
// Convert to milliseconds
System.out.println("Time taken: " + duration / 1_000_000.0 + " ms");

Time taken: 1239000000 ns
Time taken: 1239ms
  • ArrayList.contains() ist eine O(n)-Operation
Codeoptimierung in Java

Best Practices für Leistungs­messungen

  • Mehrfach messen
Codeoptimierung in Java

Mehrfach messen

long totalTime = 0;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    long start = System.nanoTime();
    findElementLinear(data, target);
    long iterationTime = System.nanoTime() - start;
    totalTime += iterationTime;
    System.out.println("Run " + (i+1) + ": " + iterationTime + " ns");
}
double averageTime = totalTime / 3.0;
System.out.println("Average: " + (long)averageTime + " ns");

Run 1: 3245678 ns
Run 2: 3198432 ns
Run 3: 3301234 ns
Average: 3248448 ns
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Best Practices für Leistungs­messungen

  • Mehrfach messen
  • Relative Leistung vergleichen
// Assume we have calculated avgTimeA and avgTimeB already
System.out.println("Operation A is" + (avgTimeA / avgTimeB) + "x slower");

Operation A is 4x slower
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