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JVM-Tuning versus Java-Optimierung: Was ist der Unterschied?

JVM-Tuning und Java-Optimierung zielen darauf ab, die Anwendungsleistung zu steigern. Aber sie verfolgen grundlegend unterschiedliche Ansätze, um ihre Ziele zu erreichen.

Die Begriffe JVM-Tuning und Java-Optimierung werden oft synonym verwendet, doch es gibt einen wichtigen Unterschied zwischen beiden Praktiken. Kurz gesagt, das Tuning der Java Virtual Machine (JVM) erfordert gewisse Kompromisse zwischen Metriken wie Durchsatz und Antwortzeit. Java-Optimierung hingegen verbessert das System insgesamt, wenn sie erfolgreich umgesetzt wird.

Java Virtual Machine (JVM) Tuning setzt stabilen Speicher, Prozessorgeschwindigkeit, Netzwerkbandbreite und gehostete Anwendungen voraus. Das System muss eine etablierte Historie in Form von Key Performance Indicators (KPIs) haben. Anwender müssen über dokumentierte Metriken wie Durchsatz, Latenz, Antwortzeit und maximale Transaktionen pro Sekunde verfügen. Das JVM-Tuning beinhaltet außerdem die Änderung eines einzelnen Parameters, einer Konfiguration oder einer Umgebungsvariable und die anschließende Quantifizierung der Auswirkungen der Änderung auf das System.

Bei einer richtig konfigurierten Java Virtual Machine beinhaltet das Tuning typischerweise einen Kompromiss zwischen verschiedenen Metriken. Wenn Sie zum Beispiel die Heap-Größe erhöhen, reduzieren Sie die Anzahl der Garbage-Collection-Zyklen. Dadurch erhöht sich jedoch die Länge der Stop-the-World-Pausen. In ähnlicher Weise führt eine Erhöhung der Anzahl der von einer Anwendung verwendeten Threads wahrscheinlich zu mehr Contention Blocks und damit zu Deadlocks.

In einer vollständig optimierten Java-Umgebung bedeutet JVM-Tuning unweigerlich die Verbesserung einer Metrik auf Kosten einer anderen. Es ist ein Nullsummenspiel, auch wenn einige Konfigurationen für eine bessere Benutzererfahrung und Ressourcenauslastung sorgen werden als andere.

Ziele des JVM-Tunings

Häufige Ziele von JVM-Tuning-Routinen sind:

  • Maximale Heap-Größe
  • Minimale Heap-Größe
  • Metaspace-Größe
  • Garbage-Collection-Typen
  • Log-Konfiguration
  • Synchronisationsrichtlinien
  • Seitengröße
  • Survivor Ratio
  • String-Komprimierung

Wenn Sie diese JVM-Tuning-Optionen optimieren, werden Sie Auswirkungen auf verschiedene KPIs sehen, darunter Startgeschwindigkeit, Methodenlatenz, Durchsatz, Pausenzeiten für die Garbage Collection, Application Jitteryness und Transaktionen pro Sekunde. Das Ziel des Tunings ist es, die optimale Balance zwischen diesen KPIs zu finden.

JVM-Tuning versus -Optimierung

Java-Optimierung unterscheidet sich vom JVM-Tuning. Bei der Java-Optimierung geht es um die Identifizierung von leistungsschwachem oder fehlerhaftem Code, Frameworks, Bibliotheken, Konfigurationen und möglicherweise sogar Hardware. Sobald Sie eine Komponente als Optimierungsziel identifiziert haben, überarbeiten Sie das System und testen es erneut.

Abbildung 1: Welche Funktionen Java bereithält.
Abbildung 1: Welche Funktionen Java bereithält.

Wenn die Java-Optimierung erfolgreich war, wird das System als Ganzes besser funktionieren. Hier gibt es keine Kompromisse zwischen Metriken. Wenn Sie die Java-Performance-Optimierungen abgeschlossen haben, sollte Ihr System besser laufen. Im Gegensatz zum JVM-Tuning ist Java-Optimierung kein Nullsummenspiel.

Schritte zur Java-Leistungsoptimierung

Die Optimierung umfasst typischerweise folgende Schritte:

  • Identifizieren Sie eine potenziell leistungsschwache Komponente.
  • Erfassen Sie Laufzeitmetriken mit einem JVM Profiling Tool wie Java Flight Recorder oder VisualVM.
  • Nehmen Sie Änderungen an der identifizierten Komponente vor, bis sich ihre Leistung verbessert.
  • Setzen Sie die Anwendung mit der optimierten Java-Komponente erneut ein.

Java-Optimierungsziele

Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Java-Leistung zu optimieren. Eine gängige Methode ist die Beseitigung von Anwendungsengpässen. Führen Sie dazu folgende Schritte aus:

  • Verwenden Sie die am besten geeigneten Sammlungsklassen.
  • Beseitigen Sie schlechte Programmierpraktiken, wie zum Beispiel Autoboxing von Primitivtypen.
  • Reduzieren Sie die von Hibernate- und JDBC-Datenbankaufrufen zurückgegebenen Daten.
  • Eliminieren Sie synchronisierte Methoden, die Thread-Blockaden und Deadlocks verursachen.
  • Eliminieren Sie Entwicklungspraktiken, die Java-Speicherlecks verursachen.

JVM-Tuning und Java-Optimierung sind wichtige Aktivitäten im Lebenszyklus einer Anwendung. Sie maximieren die Anwendungsleistung und erhöhen die Durchsatzkapazität Ihrer lokalen Hardware- oder Cloud-Computing-Ressourcen. Sie sollten ein wichtiger Bestandteil der DevOps-Strategie eines Unternehmens sein.

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