Rozumienie wąskich gardeł wydajności

Optymalizacja kodu w Javie

Pavlos Kosmetatos

Lead Engineer @Wealthyhood

Czym są wąskie gardła wydajności?

Są to ograniczenia zmniejszające szybkość i wydajność aplikacji.

Wyobraź sobie wodę przepływającą przez lejek — najwęższe miejsce decyduje o przepływie!

Woda przepływająca przez lejek

Rodzaje wąskich gardeł

Wąskie gardła CPU

Złożone obliczenia
Nieefektywne algorytmy

Wąskie gardła I/O

Operacje na bazie danych
Wywołania sieciowe
Operacje na plikach

Wąskie gardła pamięci (omówione w późniejszych lekcjach)

Pomiar wydajności za pomocą System.nanoTime()

System.nanoTime() — precyzyjny pomiar czasu
- Mierzy czas, który upłynął
- Zwraca nanosekundy (1 miliard = 1 sekunda) jako liczba long
W odróżnieniu od System.currentTimeMillis(), mierzy rzeczywisty czas zegarowy

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

Użycie System.nanoTime()

// 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();

Użycie System.nanoTime()

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() to operacja O(n)

Najlepsze praktyki pomiaru wydajności

Wykonaj wiele pomiarów

Wykonaj wiele pomiarów

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

Najlepsze praktyki pomiaru wydajności

Wykonaj wiele pomiarów
Porównaj względną wydajność

// Assume we have calculated avgTimeA and avgTimeB already
System.out.println("Operation A is" + (avgTimeA / avgTimeB) + "x slower");

Operation A is 4x slower

Czas na ćwiczenia!

Optymalizacja kodu w Javie