性能优化指南:从优化的原则、层次、方法、深入理解 (3)

我们最常见的是批量读:每次读取数据的时候多读取一些,以备不时之需。如GFS client会从GFS master多读取一些chunk信息;如分布式系统中,如果集中式节点复杂全局ID生成,俺么应用就可以一次请求一批id。

特别是系统中有单点存在的时候,缓存和批量本质上来说减少了与单点的交互,是减轻单点压力的经济有效的方法

在前端开发中,经常会有资源的压缩和合并,也是这种思想。

当涉及到网络请求的时候,网络传输的时间可能远大于请求的处理时间,因此合并网络请求就很有必要,比如mognodb的bulk operation,redis 的pipeline。写文件的时候也可以批量写,以减少IO开销,GFS中就是这么干的

更高效的实现

同一个算法,肯定会有不同的实现,那么就会有不同的性能;有的实现可能是时间换空间,有的实现可能是空间换时间,那么就需要根据自己的实际情况权衡。

程序员都喜欢早轮子,用于练手无可厚非,但在项目中,使用成熟的、经过验证的轮子往往比自己造的轮子性能更好。当然不管使用别人的轮子,还是自己的工具,当出现性能的问题的时候,要么优化它,要么替换掉他。

比如,我们有一个场景,有大量复杂的嵌套对象的序列化、反序列化,开始的时候是使用python(Cpython)自带的json模块,即使发现有性能问题也没法优化,网上一查,替换成了ujson,性能好了不少。

上面这个例子是无损的,但一些更高效的实现也可能是有损的,比如对于python,如果发现性能有问题,那么很可能会考虑C扩展,但也会带来维护性与灵活性的丧失,面临crash的风险。

缩小解空间

缩小解空间的意思是说,在一个更小的数据范围内进行计算,而不是遍历全部数据。最常见的就是索引,通过索引,能够很快定位数据,对数据库的优化绝大多数时候都是对索引的优化。

如果有本地缓存,那么使用索引也会大大加快访问速度。不过,索引比较适合读多写少的情况,毕竟索引的构建也是需有消耗的。

另外在游戏服务端,使用的分线和AOI(格子算法)也都是缩小解空间的方法。

4、性能优化与代码质量

很多时候,好的代码也是高效的代码,各种语言都会有一本类似的书《effective xx》。比如对于python,pythonic的代码通常效率都不错,如使用迭代器而不是列表(python2.7 dict的iteritems(), 而不是items())。

衡量代码质量的标准是可读性、可维护性、可扩展性,但性能优化有可能会违背这些特性,比如为了屏蔽实现细节与使用方式,我们会可能会加入接口层(虚拟层),这样可读性、可维护性、可扩展性会好很多,但是额外增加了一层函数调用,如果这个地方调用频繁,那么也是一笔开销;又如前面提到的C扩展,也是会降低可维护性、

这种有损代码质量的优化,应该放到最后,不得已而为之,同时写清楚注释与文档。

为了追求可扩展性,我们经常会引入一些设计模式,如状态模式、策略模式、模板方法、装饰器模式等,但这些模式不一定是性能友好的。所以,为了性能,我们可能写出一些反模式的、定制化的、不那么优雅的代码,这些代码其实是脆弱的,需求的一点点变动,对代码逻辑可能有至关重要的影响,所以还是回到前面所说,不要过早优化,不要过度优化。

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