前言

作為后端開(kāi)發(fā)人員，我們總是在編寫(xiě)各種API，無(wú)論是為前端web提供數(shù)據(jù)支持的HTTP REST API ，還是提供內(nèi)部使用的RPC API。這些API在服務(wù)初期可能表現(xiàn)不錯(cuò)，但隨著用戶數(shù)量的增長(zhǎng)，一開(kāi)始響應(yīng)很快的API越來(lái)越慢，直到用戶抱怨：“你的系統(tǒng)太糟糕了。” 我只是瀏覽網(wǎng)頁(yè)。為什么這么慢？”。這時(shí)候你就需要考慮如何優(yōu)化你的API性能了。

要想提高你的API的性能，我們首先要知道哪些問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致接口響應(yīng)慢。API設(shè)計(jì)需要考慮很多方面。開(kāi)發(fā)語(yǔ)言層面只占一小部分。哪個(gè)部分設(shè)計(jì)不好就會(huì)成為性能瓶頸。影響API性能的因素有很多，總結(jié)如下：

• 數(shù)據(jù)庫(kù)慢查詢
• 復(fù)雜的業(yè)務(wù)邏輯
• 糟糕的代碼
• 資源不足
• ........

在這篇文章中，我總結(jié)了一些行之有效的API性能優(yōu)化技巧，希望能給有需要的朋友一些幫助。

1. 并發(fā)調(diào)用

假設(shè)我們現(xiàn)在有一個(gè)電子商務(wù)系統(tǒng)需要提交訂單。該功能需要調(diào)用庫(kù)存系統(tǒng)進(jìn)行庫(kù)存查扣，還需要獲取用戶地址信息。最后調(diào)用風(fēng)控系統(tǒng)判斷本次交易無(wú)風(fēng)險(xiǎn)。這個(gè)接口的設(shè)計(jì)大部分可能會(huì)把接口設(shè)計(jì)成一個(gè)順序執(zhí)行的接口。畢竟我們需要獲取到用戶地址信息，完成庫(kù)存扣減，才能進(jìn)行下一步。偽代碼如下：

public Boolean submitOrder(orderInfo orderInfo) {

	//check stock
	stockService.check();
	//invoke addressService
	addressService.getByUser();
	//risk control
	riskControlSerivce.check();
	
	return doSubmitOrder(orderInfo);
}

如果我們仔細(xì)分析這個(gè)函數(shù)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)幾個(gè)方法調(diào)用之間并沒(méi)有很強(qiáng)的依賴關(guān)系。而且這三個(gè)系統(tǒng)的調(diào)用都比較耗時(shí)。假設(shè)這些系統(tǒng)的調(diào)用耗時(shí)分布如下

• stockService.check()需要 150 毫秒。
• addressService.getByUser()需要 200 毫秒。
• riskControlSerivce.check()需要 300 毫秒。

如果順序調(diào)用此API，則整個(gè)API的執(zhí)行時(shí)間為650ms（150ms+200ms+300ms）。如果能轉(zhuǎn)化為并行調(diào)用，API的執(zhí)行時(shí)間為300ms，性能直接提升50%。使用并行調(diào)用，大致代碼如下：

public Boolean submitOrder(orderInfo orderInfo) {

	//check stock
	CompletableFuture<Void> stockFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        return stockService.check(); 
    }, executor);
	//invoke addressService
	CompletableFuture<Address> addressFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        return addressService.getByUser();
    }, executor);
	//risk control
	CompletableFuture<Void> riskFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        return 	riskControlSerivce.check();
    }, executor);

	CompletableFuture.allOf(stockFuture, addressFuture, riskFuture);
	stockFuture.get();
	addressFuture.get();
	riskFuture.get();
	return doSubmitOrder(orderInfo);
}

2. 避免大事務(wù)

所謂大事務(wù)，就是歷經(jīng)時(shí)間很長(zhǎng)的事務(wù)。如果使用Spring @Transaction管理事務(wù)，需要注意是否不小心啟動(dòng)了大事務(wù)。因?yàn)镾pring的事務(wù)管理原理是將多個(gè)事務(wù)合并到一個(gè)執(zhí)行中，如果一個(gè)API里面有多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫(xiě)，而且這個(gè)API的并發(fā)訪問(wèn)量比較高，很可能大事務(wù)會(huì)導(dǎo)致太大大量數(shù)據(jù)鎖在數(shù)據(jù)庫(kù)中，造成大量阻塞，數(shù)據(jù)庫(kù)連接池連接耗盡。

@Transactional(rollbackFor=Exception.class)
public Boolean submitOrder(orderInfo orderInfo) {

    //check stock
    stockService.check();
    //invoke addressService
    addressService.getByUser();
    //risk control
    riskControlRpcApi.check();
    
    orderService.insertOrder(orderInfo);
    orderDetailService.insertOrderDetail(orderInfo);
    
    return true;
}

相信在很多人寫(xiě)的業(yè)務(wù)中都出現(xiàn)過(guò)這種代碼，遠(yuǎn)程調(diào)用操作，一個(gè)非DB操作，混合在持久層代碼中，這種代碼絕對(duì)是一個(gè)大事務(wù)。它不僅需要查詢用戶地址和扣除庫(kù)存，還需要插入訂單數(shù)據(jù)和訂單明細(xì)。這一系列操作需要合并到同一個(gè)事務(wù)中。如果RPC響應(yīng)慢，當(dāng)前線程會(huì)一直占用數(shù)據(jù)庫(kù)連接，導(dǎo)致并發(fā)場(chǎng)景下數(shù)據(jù)庫(kù)連接耗盡。不僅如此，如果事務(wù)需要回滾，你的API響應(yīng)也會(huì)因?yàn)榛貪L慢而變慢。

這個(gè)時(shí)候就需要考慮減小事務(wù)了，我們可以把非事務(wù)操作和事務(wù)操作分開(kāi)，像這樣：

@Autowired
private OrderDaoService orderDaoService;

public Boolean submitOrder(OrderInfo orderInfo) {

    //invoke addressService
    addressService.getByUser();
    //risk control
    riskControlRpcApi.check();
    return orderDaoService.doSubmitOrder(orderInfo);
}

@Service
public class OrderDaoService{

    @Transactional(rollbackFor=Exception.class)
    public Boolean doSubmitOrder(OrderInfo orderInfo) {
        //check stock
        stockService.check();
        orderService.insertOrder(orderInfo);
        orderDetailService.insertOrderDetail(orderInfo);
        return true;
    }
}

或者，您可以使用 spring 的編程事務(wù)TransactionTemplate。

@Autowired
private TransactionTemplate transactionTemplate;

public void submitOrder(OrderInfo orderInfo) {

	//invoke addressService
	addressService.getByUser();
	//risk control
	riskControlRpcApi.check();
	return transactionTemplate.execute(()->{
		return doSubmitOrder(orderInfo);
	})
}

public Boolean doSubmitOrder(OrderInfo orderInfo) {
		//check stock
		stockService.check();
		orderService.insertOrder(orderInfo);
		orderDetailService.insertOrderDetail(orderInfo);
		return true;
	}

3. 添加合適的索引

我們的服務(wù)在運(yùn)行初期，系統(tǒng)需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量很小，可能是數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有加索引來(lái)快速存儲(chǔ)和訪問(wèn)數(shù)據(jù)。但是隨著業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，單表數(shù)據(jù)量不斷增加，數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢性能變差。這時(shí)候我們應(yīng)該給你的數(shù)據(jù)庫(kù)表添加適當(dāng)?shù)乃饕??？梢酝ㄟ^(guò)命令查看表的索引（這里以MySQL為例）。

show index from `your_table_name`;

ALTER TABLE通過(guò)命令添加索引。

ALTER TABLE `your_table_name` ADD INDEX index_name(username);

有時(shí)候，即使加了一些索引，數(shù)據(jù)查詢還是很慢。這時(shí)候你可以使用explain命令查看執(zhí)行計(jì)劃來(lái)判斷你的SQL語(yǔ)句是否命中了索引。例如:

explain select * from product_info where type=0;

你會(huì)得到一個(gè)分析結(jié)果：

一般來(lái)說(shuō)，索引失效有幾種情況：

• 不滿足最左前綴原則。例如，您創(chuàng)建一個(gè)組合索引idx(a,b,c)。但是你的SQL語(yǔ)句是這樣寫(xiě)的select * from tb1 where b='xxx' and c='xxxx';。
• 索引列使用算術(shù)運(yùn)算。select * from tb1 where a%10=0;
• 索引列使用函數(shù)。select * from tb1 where date_format(a,'%m-%d-%Y')='2023-01-02';
• like使用關(guān)鍵字的模糊查詢。select * from tb1 where a like '%aaa';
• 使用not in或not exist關(guān)鍵字。
• 等等

4. 返回更少的數(shù)據(jù)

如果我們查詢大量符合條件的數(shù)據(jù)，我們不需要返回所有數(shù)據(jù)。我們可以通過(guò)分頁(yè)的方式增量提供數(shù)據(jù)。這樣，我們需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更少，編碼和解碼數(shù)據(jù)的時(shí)間更短，API 響應(yīng)更快。

但是，傳統(tǒng)的limit offset方法用于 paging( select * from product limit 10000,20)。當(dāng)頁(yè)面數(shù)量很大時(shí)，查詢會(huì)越來(lái)越慢。這是因?yàn)槭褂玫脑?code>limit offset是找出10000條數(shù)據(jù)，然后丟棄前面的9980條數(shù)據(jù)。我們可以使用延遲關(guān)聯(lián)來(lái)優(yōu)化此 SQL。

select * from product where id in (select id from product limit 10000,20);

5. 使用緩存

緩存是一種以空間換時(shí)間的解決方案。一些用戶經(jīng)常訪問(wèn)的數(shù)據(jù)直接緩存在內(nèi)存中。因?yàn)閮?nèi)存的讀取速度遠(yuǎn)快于磁盤(pán)IO，所以我們也可以通過(guò)適當(dāng)?shù)木彺鎭?lái)提高API的性能。簡(jiǎn)單的，我們可以使用Java的HashMap、ConcurrentHashMap，或者caffeine等本地緩存，或者Memcached、Redis等分布式緩存中間件。

到此這篇關(guān)于分享5個(gè)Java接口性能提升的通用技巧的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java接口性能提升技巧內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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