Понимание узких мест производительности

Оптимизация кода на Java

Pavlos Kosmetatos

Lead Engineer @Wealthyhood

Что такое узкие места производительности?

Это ограничения, которые снижают скорость и эффективность приложения.

Представьте воронку: самое узкое место определяет скорость потока!

Вода, текущая через воронку

Оптимизация кода на Java

Типы узких мест

Узкие места ЦП

  • Сложные вычисления
  • Неэффективные алгоритмы

Узкие места ввода/вывода

  • Операции с базой данных
  • Сетевые вызовы
  • Операции с файлами

Узкие места памяти (рассматриваются в следующих уроках)

Оптимизация кода на Java

Измерение производительности с помощью System.nanoTime()

  • System.nanoTime() — высокоточное измерение времени
    • Измеряет прошедшее время
    • Возвращает наносекунды (1 миллиард = 1 секунда) в виде числа типа long
  • В отличие от System.currentTimeMillis(), измеряет реальное время выполнения

$$

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

Использование 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();
Оптимизация кода на Java

Использование 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() — операция с временной сложностью O(n)
Оптимизация кода на Java

Рекомендации по измерению производительности

  • Выполняйте несколько измерений
Оптимизация кода на Java

Выполнение нескольких измерений

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
Оптимизация кода на Java

Рекомендации по измерению производительности

  • Выполняйте несколько измерений
  • Сравнивайте относительную производительность
// Assume we have calculated avgTimeA and avgTimeB already
System.out.println("Operation A is" + (avgTimeA / avgTimeB) + "x slower");

Operation A is 4x slower
Оптимизация кода на Java

Давайте потренируемся!

Оптимизация кода на Java

Preparing Video For Download...