Java Performansı

ca
de
m
y
Java Performansı
Online Seminer
Akın Kaldıroğlu
•
•
•
•
w
w
w
.s
el
so
f
t.a
Java gerçekten yavaş mı? Yoksa developerlar mı yavaş?
Dil mi yavaştır yoksa uygulama mı yavaştır?
C/C++ kadar hızlı çalışan Java kodu yazılabilir mi?
Yüksek performanslı Java kodu yazmak için nelere dikkat
etmek gereklidir?
• Java ile geliştirilen uygulamalarda sıklıkla görülen
performans problemleri ve sebepleri nelerdir?
• Java ile geliştirilen uygulamalarda sıklıkla görülen
performans problemlerinden nasıl kaçınılır ve nasıl
çözülür?
www.selsoft.academy
ca
de
m
y
Küçük Ama Önemli Bir Konu
Ø Budosyaveberaberindekitüm,dosya,kod,vb.eğitimmalzemelerinintüm
w
Ø
w
Ø
w
.s
el
so
f
Ø
t.a
Ø
haklarıSelsoft Yazılım,Danışmanlık,EğitimveTic.Ltd.Şti.’ne aittir.
Bueğitimmalzemelerinikişiselbilgilenmevegelişiminizamacıyla
kullanabilirsinizveisteyenlerihttp://www.selsoft.academy adresine
yönlendirip,bumalzemelerinengüncelhallerinialmalarınısağlayabilirsiniz.
Yukarıdabahsedilenamaçdışında,bueğitimmalzemelerinin,ticari
olsun/olmasınherhangibirşekilde,toplubireğitimfaaliyetindekullanılması,
buamacayönelikolsun/olmasınbasılması,dağıtılması,gerçekyada
sanal/Internetortamlarındayayınlanmasıyasaktır.Böylebirihtiyaçhalinde
lütfenbenimle,[email protected] adresindeniletişimegeçin.
Buvebenzerieğitimmalzemelerinekatkıdabulunmakyadadüzeltmeve
eleştirilerinizibanailetmekistersenizçoksevinirim.
BolJava’lıgünlerdilerim.
www.selsoft.academy
2
ca
de
m
y
JavaYavaş mı?
Ø Java,sıklıkla “yavaş”olarak nitelenen bir dil.
Buyüzden Javahiç bir zamanC/C++’ınhızına erişemez.
el
Ø
so
f
t.a
Ø Bunu iddia edenlerin temelde iyi dayanağı var:
Ø Javanativeçalışmadığı için yavaş olması dazaten normaldir,
beklenendir.
w
w
w
.s
Ø BizJavaile uygulama geliştirdik ve yavaş çalıştı/çalışıyor.
www.javaturk.org
3
y
ca
de
m
t.a
w
w
w
.s
el
so
f
Tanımlar
www.selsoft.academy
4
ca
de
m
y
Yavaş ya daHızlı Olmak Nedir?
Ø Uygulamalarda farklı şeylerin performanslarından
bahsedebiliriz:
t.a
(startuptime),
Ø Harcanan bellek (memoryfootprint),
Ø Cevap verme süresi (responsetime,responsiveness)
Ø İş üretme (throughput),
Ø Ölçeklenirlik (scalability)
w
w
w
.s
el
so
f
Ø Ayağa kalkma zamanı
www.javaturk.org
5
ca
de
m
y
Yavaş ya daHızlı OlanNedir?
Ø Hangisinin yavaş ya dahızlı olması,bir uygulamanın yavaş
ya dahızlı olmasını daha çok belirler?
çalışılan donanım
w
w
w
.s
Ø Üzerinde
el
Ø Yazılımın mimarisi
so
f
t.a
Ø Dil
www.javaturk.org
6
y
ca
de
m
Ø Yazılım mimarisi,uygulamaların performanslarını
belirlemede enfazla etkiye sahip olandır.
so
f
t.a
Ø Buamaçla facebook gibi yüksek ölçeklenirlik gerektiren
uygulamaların mimarilerini inceleyebilirsiniz.
w
w
w
.s
el
Ø Ayrıca http://www.javaturk.org/tag/java-performans/
adresindeki yazıma bakabilirsiniz.
www.javaturk.org
7
y
ca
de
m
Performans Çalışmaları - I
Ø
Ø
so
f
t.a
Ø Performans ile ilgili çalışmalar genelde 3başlık altında ele
alınır:
Ø Monitoring (gözlemleme):Sistemin davranışını,ona
müdahele etmeden ve yük getirmeyecek şekilde,
gözlemlemektir.
Sistemin tamamı için kullanılır.
Daha çok önleyici amaçlar için kullanılır.
el
Ø Profiling (tarama):Az ya daçok müdahele ederek ve sistemin
Ø
w
Ø
Muhtemelen sıkıntılı olduğu düşünülen taraflar için yapılır.
Problemolduğunda başvurulur.
Sampling(örnekleme)şeklinde daha az müdahele eden şekli de
vardır.
w
Ø
w
.s
davranışı ile ilgili veri toplamaktır.
www.javaturk.org
8
y
ca
de
m
Performans Çalışmaları - II
Ø Tuning (ince ayar):Performansı
iyileştirmek amacıyla,kodda,
ortamda vs.yapılan ince ayar çalışmalarıdır.
t.a
Genelde sistemin bütününden ziyade bellialanlara odaklıdır:
—
w
w
—
so
f
—
Uygulamanın veri tabanı iletişimi ve sorguların (SQL)iyileştirilmesi,
Kullanıcı arayüzlerinin inceltilmesi,
Sistemin ayağa kalkarken yaptığı işlerin azaltılması,
Sistemin XMLişlemesinin iyileştirilmesi,
el
—
w
.s
Ø
www.javaturk.org
9
ca
de
m
y
Tuning- I
Ø Tuningfarklı yerlere ve şekillerde uygulanabilir:
Ø Bazen sadece algoritmiktir:Kullanılan algoritma iyileştirilir ya
so
f
t.a
dadeğiştirilir.
Ø Bazen bellikod parçalarına (aspect)uygulanır:Oturuma
w
w
w
.s
el
konan nesnelerin azaltılması (örneğin HttpSession
temizlemesi),veri tabanı iletişimi için Statement yerine
PreparedStatement kullanılması,loglama,sorgulama
(querying)ya datransactionperformansının iyileştirilmesi.
www.javaturk.org
10
ca
de
m
y
Tuning- II
Ø Bazen teknolojiye uygulanır:JSF1.2’yiJSF2ile değiştirmek
gibi.
t.a
Ø Bazen yazılımın mimarisine uygulanır:Cachekullanımına
el
so
f
geçilmesi,nesne havuzu (objectpool)kullanılması ya da
yazılımın topolojisinde değişiklik yapılması gibi.
Ø Bazan veriye uygulanır:Veri tabanındaki verinin denormalize
w
w
w
.s
edilmesi ya daveri tabanlarının sağladığı optimizasyon
imkanlarının kullanılması.
www.javaturk.org
11
ca
de
m
y
Tuning- III
Ø Bazan donanıma uygulanır:Daha güçlü donanıma geçilmesi gibi.
w
w
w
.s
el
so
f
t.a
Ø Bazan JVM’e uygulanır:Java’ya özel olarak JVM’in davranışını
iyileştirmek amacıyla parametreler kullanılır.Buparametrelerin
yüksek performans sağlaması amacıyla optimumnoktaya
getirilmesidir.
www.javaturk.org
12
y
ca
de
m
NeZamanTuning?
Ø Tuningyapmadan önce,neyin problemli olduğu ve neşekilde
iyileştirilmesi gerektiği kesinleştirilmelidir:
so
f
t.a
Premature optimizationistherootofallevil– D.Knuth
w
w
w
.s
el
Ø Ayrıca atılan taş,ürkütülen kurbağaya değmelidir.
www.javaturk.org
13
y
ca
de
m
t.a
w
w
w
.s
el
so
f
Java Performansı
www.selsoft.academy
14
y
ca
de
m
JavaYavaş mıdır?
so
f
t.a
Ø Javadil olarak yavaş değildir.Çünkü,
Ø Javahemen hemen nativeçalışır,
Ø Java’nın yorumlanan (interpreted)yapısı,pek çok çalışma
zamanı (run-time)iyileştirmesine imkan verir.
w
.s
el
Ø Algoritmik performansı göz önüne alırsak,Java’nın
C/C++’tandaha yavaş olduğunu söylemek zordur.
Ø Buanlamda Java’nın daha yavaş ya dadaha hızlı olduğu
Kullanılan algoritmaya dabağlıdır.
w
Ø
w
durumsaldır.
www.javaturk.org
15
ca
de
m
y
Örnekler
w
w
w
.s
el
so
f
t.a
Ø Aynı algoritmayı C++ve Java’da tamamen aynı şekilde
yazarak,algoritmik açıdan bu iki dilin performansları
karşılaştırılabilir.
Ø Butürden karşılaştırmalar uygulama performansı ile ilgili bir
şey söylemedikleri gibi sadece algoritmik dil performansı
hakkında fikir vermeye yöneliktir.
Ø İki örnek:
Ø Asal sayıları bulmak için SieveofAtkin,
http://www.sanfoundry.com/java-program-sieve-of-atkinalgorithm/
Ø Montecarlo simulasyonu ile PI’ye yakınsamak.
www.javaturk.org
16
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <ctime>
y
so
f
clock_t start = clock();
t.a
namespace MonteCarloPI {
using namespace std;
int n;
int main() {
cout.precision(10);
int dotsInCircle = 0;
cout << "Number of points: " << endl;
cin >> n;
ca
de
m
MonteCarloPI.cpp
(RAND_MAX);
(RAND_MAX);
w
.s
el
for (int i = 0; i < n; i++) {
double x = static_cast<double> (rand()) / static_cast<double>
double y = static_cast<double> (rand()) / static_cast<double>
double distance = x * x + y * y;
if (distance <= 1.0)
dotsInCircle++;
}
}
}
w
w
clock_t end = clock();
int time = (int) (1000 * (end - start) / CLOCKS_PER_SEC);
double myPi = (double) 4 * dotsInCircle / n;
cout << "My PI is: " << myPi << endl;
cout << "Time is: " << time << " ms." << endl;
return 0;
www.javaturk.org
17
package org.javaturk.performance.algorithm.pi;
import
import
import
import
import
import
java.util.ArrayList;
java.util.List;
java.util.Random;
java.util.Scanner;
org.apache.commons.math.random.BitsStreamGenerator;
org.apache.commons.math.random.MersenneTwister;
y
ca
de
m
MonteCarloPI.java
el
so
f
public static void main(String[] args) {
System.out.println("*** MonteCarloPI2 ***");
System.out.print("Number of points: ");
Scanner in = new Scanner(System.in);
n = in.nextLong();
calculatePI();
}
t.a
/**
* Monte Carlo simulation to get closer to PI. It uses MersenneTwister to produce random numbers.
* The implementation of this algorithm comes with Apache's commons Math library.
*/
public class MonteCarloPI2 {
private static long n;
private static BitsStreamGenerator randomData = new MersenneTwister();
}
w
w
w
.s
public static void calculatePI() {
int dotsInCircle = 0;
double start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < n; i++) {
double x = randomData.nextDouble();
double y = randomData.nextDouble();
double distance = x * x + y * y;
if (distance <= 1)
dotsInCircle++;
}
double finish = System.currentTimeMillis();
double seconds = (finish-start);
double myPI = (double) 4*dotsInCircle/n;
System.out.println("My PI is: " + myPI + " and Java's PI is: " + Math.PI);
System.out.println("Time is: " + seconds);
}
www.javaturk.org
18
#include
#include
#include
#include
#include
"SieveOfAtkin.h"
<iostream>
<cmath>
<vector>
<ctime>
y
ca
de
m
SieveOfAtkin.cpp
namespace SieveOfAtkin {
using namespace std;
int countPrimesUsingSieveOfAtkins(int n) {
bool* is_prime = new bool[n + 1];
is_prime[2] = true;
is_prime[3] = true;
using namespace SieveOfAtkin;
using namespace std;
int limit = ceil(sqrt(n));
t.a
int main() {
int n;
cout << "Enter the number up to which
prime numbers are counted: " << endl;
cin >> n;
clock_t start = clock();
int numberOfPrimes = countPrimesUsingSieveOfAtkins(n);
clock_t end = clock();
int time = (int) (1000 * ((float) end - start) / CLOCKS_PER_SEC);
for (int i = 5; i <= n; i++)
is_prime[i] = false;
so
f
for (int x = 1; x <= limit; x++) {
for (int y = 1; y <= limit; y++) {
int num = (4 * x * x + y * y);
if (num <= n && (num % 12 == 1 || num % 12 == 5))
is_prime[num] = true;
num = (3 * x * x + y * y);
if (num <= n && (num % 12 == 7))
is_prime[num] = true;
el
cout << "Number of primes up to " << n << " : ”
<< numberOfPrimes << endl;
cout << "Time: " << time << " ms." << endl;
cout << endl;
return 0;
w
.s
}
for (int i = 5; i <= limit; i++)
if (is_prime[i])
for (int j = i * i; j <= n; j += i)
is_prime[j] = false;
w
w
}
}
num = 3 * x * x - y * y;
if ((x > y) && (num <= n) && (num % 12 == 11))
is_prime[num] = true;
int numberOfPrimes = 2;
for (int i = 5; i <= n; i++)
if (is_prime[i])
numberOfPrimes++;
return numberOfPrimes;
}
}
www.javaturk.org
19
ca
de
m
y
SieveOfAtkin.java
package org.javaturk.performance.algorithm.prime;
import java.util.Scanner;
private static int countPrimesAsUsingSieveOfAtkins(int n) {
boolean[] prime = new boolean[n + 1];
prime[2] = true;
prime[3] = true;
int limit = (int) Math.ceil(Math.sqrt(n));
for (int x = 1; x <= limit; x++) {
for (int y = 1; y <= limit; y++) {
int num = 4 * x * x + y * y;
if (num <= n && (num % 12 == 1 || num % 12 == 5))
prime[num] = true;
num = 3 * x * x + y * y;
if (num <= n && num % 12 == 7)
prime[num] = true;
num = 3 * x * x - y * y;
if ((x > y) && (num <= n) && (num % 12 == 11))
prime[num] = true;
}
so
f
t.a
public class SieveOfAtkin {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("Please enter a
number to which to list prime numbers:");
Scanner sc = new Scanner(System.in);
int n = sc.nextInt();
long start = System.currentTimeMillis();
int numberOfPrimes = countPrimesAsUsingSieveOfAtkins(n);
long end = System.currentTimeMillis();
long miliSeconds = end - start;
System.out.println("There are " + numberOfPrimes +
" prime numbers up to " + n + ".");
System.out.println("Time to find them: " +
miliSeconds + " ms.");
}
el
}
w
.s
for (int i = 5; i <= limit; i++)
if (prime[i])
for (int j = i * i; j <= n; j += i)
prime[j] = false;
w
w
int numberOfPrimes = 2;
for (int i = 5; i <= n; i++)
if (prime[i])
numberOfPrimes++;
return numberOfPrimes;
}
}
www.javaturk.org
20
ca
de
m
y
Sonuçlar
Ø Farklı n girdisi için mili saniye cinsinden Javave C++
programlarının çalışma süreleri şunlardır:
10^6
10^7
38
MonteCarloPI.cpp
21
SieveOfAtkin.java
1,637
24,329
50,486
214
2,404
33,898
81,899
10^7
16
18
2*10^9
10^8
10^9
2*10^9
84
1,025
18,507
47,752
218
2,461
34,871
82,059
w
.s
SieveOfAtkin.cpp
10^6
el
Program
10^9
296
so
f
MonteCarloPI.java
10^8
t.a
Program
Ø Busonuçlar 16GBRAMve 8çekirdekli i7CPU’ya sahip,üzerinde ElCapitan
w
w
OSçalışan MacBookProüzerinde elde edilmiştir.
Ø Javaiçin JDK1.8.0_25JVM,C++içinkullanılmıştır.Çalışmazamanıiçin
tamamenvarsayılanyapılarkullanılmış,hiçbirparametreverilmemiştir.
Ø FarklıikiWindows10makinadadabenzersonuçlareldeedilmiştir.
www.javaturk.org
21
ca
de
m
y
Yorum
so
f
t.a
Ø Busonuçlardan çıkabilecek tek şey olsa olsa “Java’nın,C++
kadar hızlı çalışabilir”dir.
Ø Busonuçların uygulama performansını değil,algoritmik
performansı gösterdiğini unutmayalım.
w
w
w
.s
el
Ø Dolayısıyla “dil olarak Javayavaş”iddiası enazından bu iki
algoritma açısından bakıldığında doğru değildir.
Ø Java’nın değerlerinin,narttıkça C++’tançok daha iyi hale
gelmesi debir tesadüf değildir.
Ø Java’nın çalışma zamanı yapısı olan JIT’nin zamanla çok daha
etkin çalıştığını göstermektedir.
www.javaturk.org
22
ca
de
m
y
Uygulama Performansı ve GC- I
Ø Önemli olan uygulama performansıdır.
so
f
t.a
Ø Javadilinde uygulama performansını etkileyen entemel
faktör ise çoğu zamanGarbageCollector(GC)yani Çöp
Toplayıcı’dır.
Ø GC’nin görevi,nesneleri bellekte oluşturmak ve erişilemeyen
w
.s
el
nesneleri bellekten temizlemektir.
w
w
Ø Gelişi güzel yazılmış Javakodunda oluşturulan aşırı sayıdaki
nesnenin GCtarafından toplanması,Javauygulamalarının
performansı düşüren entemel etkendir.
www.javaturk.org
23
ca
de
m
y
Uygulama Performansı ve GC- II
t.a
Ø Dolayısıyla olabildiğince az nesne oluşturmak ya da
oluşmasını sağlamak,GC’nin etkisini aza indirmenin en
temel yoludur.
w
.s
el
so
f
Ø Belleği etkin kullan,bu amaçla
Ø Sadece gerektiği kadar nesne yaratmak ve
Ø Nesneleri bellekte sadece ve sadece gerektiği kadar tutmak
Ø Dolayısıyla nesneyi tekrar yaratmayı ya dagetirmeyi,nesneyi
bellekte tutmaya tercih etmek
w
w
olarak özetlenebilecek stratejiler,Java’nın uygulama
performansını arttıracaktır.
www.javaturk.org
24
y
ca
de
m
EnBasit Enİyi Pratikler - I
1. Stringnesnelerin new ile değil de"" ile oluştur.
so
f
t.a
2. Stringnesnelerini "+"ile değil StringBuilder (threadler
varsa ya daStringBuffer)ile değiştir,ekleme vs.yap.
w
.s
el
3. Primitiveleri wrapperlarına tercih et,wrapperları
gerekmedikçe kullanma.
w
w
4. finalizemetodundan uzak dur.
www.javaturk.org
25
y
ca
de
m
EnBasit Enİyi Pratikler - II
t.a
5. Veri yapılarının,torbaların ve algoritmaların
karmaşıklıklarından haberdar ol.Örneğin nezaman
ArrayList nezamanLinkedList kullanacağını bil.
so
f
6. Javatorbalarının sık re-sizeetmelerine engel ol.
w
.s
el
7. Nesneleri belekte uzun süre tutmak için concretereferans
kullanma,softya daweakrefereansları tercih et.
w
w
8. Eğer dosya işlemleri yapıyorsanız,özellikle sık okumayazma (mesela filecopygibi)muhakkak bufferkullan.
www.javaturk.org
26
y
ca
de
m
EnBasit Enİyi Pratikler - III
w
w
w
.s
el
so
f
t.a
9. Threadve lockmekanizmalarını etkin kullan.
www.javaturk.org
27
y
ca
de
m
t.a
w
w
w
.s
el
so
f
Performans Problemlerinden Kaçınmak
www.selsoft.academy
28
ca
de
m
y
Performans Problemlerinden Kaçınmak - I
w
w
w
.s
el
so
f
t.a
Ø Java’da performans problemlerinden kaçınmak için dikkat
edilmesi gereken şeyler şunlardır:
Ø Süreç seviyesinde:
Ø Performans ihtiyaçlarını sorgulamak ve elde etmek.
Ø Kurgulanan mimarinin istenilen performansı yüksek marjla
sağlanıldığından,benchmarkingya dasimulasyon vb.
yöntemlerle emin olmak.
Ø Birim testlerini yapmak ve yapmaya devam etmek,
Ø Fonksiyonel testleri yapmak ve yapmaya devam etmek,
Ø Performans testleri yapmak ve yapmaya devam etmek,
Ø Canlıya geçiş öncesi monitoring,profilingve tuning
çalışmalarına kaynak ayırmak.
www.javaturk.org
29
ca
de
m
y
Performans Problemlerinden Kaçınmak - II
w
w
w
.s
el
so
f
t.a
Ø Teknoloji seviyesinde:
Ø Hakimolmadığınız teknolojiyi kullanmamak,
Ø Kullanılan teknolojilerin eniyi ve enkötü senaryolarını (best
andworstcasescenarios)ve eniyi kullanımlarını ve kalıplarını
(bestpractices&patterns)iyi bilmek,
Ø Javaseviyesinde:
Ø Java’yı iyi bilmek,
Ø Java’nın bileşenlerinin eniyi kullanımlarını ve kalıplarını (best
practices&patterns)iyi bilmek,
Ø JavaAPI’sini etkin kullanmak
www.javaturk.org
30
y
ca
de
m
so
f
t.a
Sorular
Dinlediğiniz için teşekkür ederim.
w
w
w
.s
el
Bu sunuma www.selsoft.academy’den ve
www.javaturk.org’dan ulaşabilirsiniz.
www.selsoft.academy
31