软件性能设计v0课件

软件性能设计与评价2023/7/192前言很久以前，程序员花费了他们的主要精力，想方设法把程序的效率弄得高一点。因为在那个时候计算机非常慢，而且非常昂贵。今天的机器便宜多了也快多了，因此，对绝对效率的需求也就大大地减弱了。我们难道还值得去考虑执行性能吗？2023/7/193前言当然需要。但是，只有在问题确实是非常重要，程序真正是非常慢，而且确有预期能在保持正确性、坚固性和清晰性的同时把程序弄得更快的情况下，才应该做这件事情。一个快速的程序如果给出的是错误结果，那么它一点也没有节省时间。2023/7/194前言最好的策略就是使用那些能适应工作需要的、最简单最清晰的算法和数据结构。然后再度量其性能，看是否需要做什么改变；打开编译系统的选择项，生成尽可能快的代码；考虑对程序本身做什么改变才能有最大作用；一次做一个改变并重新进行评价。在这期间始终保留最简单的版本，用它作为测试版本的对照物。2023/7/195前言测量是改进性能过程中最关键的一环，推断和直觉都很容易受骗，所以在这里必须使用各种工具，如计时命令或轮廓文件等等。性能改进与程序测试有许多共同之处，包括许多技术，如自动化，认真保存记录，用回归测试以保证所做的改变维持了正确性，而且没有损害以前的改进等。2023/7/196前言如果算法选择是明智的，程序也写得很仔细，那么你就可能发现完全没有进一步加速的必要性。对于写得很好的代码，很小的改变往往就能解决它的性能问题，而对那些设计拙劣的代码，经常会需要大范围地重写。2023/7/197第一部分：软件性能概述性能具有很多内涵。软件工程术语的IEEE标准术语表[IEEE—610.12]给出的定义是:性能是系统或组件在给定约束中实现的指定功能的程度，诸如速度、正确性、内存使用等。Smith的定义:性能是软件非功能需求，描述了软件系统行为的实时性;性能表示响应性，或者是对特殊事件的响应时间要求，或是在给定的时间间隔内处理事件的数量;性能描述了系统传递服务的实时性，是计算机系统的一个质量属性。2023/7/198性能的概念性能与速度不能等同，典型的一个性能的错误概念是将其等同于速度，也就是，认为低性能可以简单的通过使用强大的处理器或是高带宽的通信连接来弥补，较快可能较好。但是对于很多系统，较快并不能保证得到好的性能，尤其是在实时系统中，“快计算”的目标将降低一些服务组合的平均响应时间，.而实时计算的目标是每个服务的个别时间要求。同时，硬件机制诸如高速缓冲，管道和多线程，能够降低平均响应时间，使最坏的响应时间不能预知。“可预测的，而不是速度，是实时系统设计中的最重要目标”。一般而言，性能管理涉及可预测性能—不管它是最坏情况和平均情况性能，执行速度只是其中的一个方面。2023/7/199效率的概念效率指一个程序能执行预定功能而又不浪费及其资源的程度。这些机器资源包括内容容量、外存容量、通道容量和执行时间。例如，对于网络传播而言，考虑网速的影响是很重要的一个方面。好的设计应该允许用户根据自己的网速条件选择媒体的数据量。例如，网速较高者可以选择数据量大，清晰度高的视觉媒体数据；而网速较低者可以选择数据量小，清晰度低的视觉媒体数据，这样才能达到有效传输的结果。2023/7/1910软件性能性能是一种指标，标明软件系统或构件对于其及时性要求的符合程度。性能是软件产品的一种特性。性能的主要表现是响应时间。2023/7/1911软件性能是如何体现的？用户视角系统视角开发视角响应时间系统容量并发能力吞吐量稳定性可扩展性系统架构合理性数据库访问速度代码优化2023/7/1912软件的程序越复杂，维护就越困难。许多软件的维护十分困难，原因在于这些软件的文档和源程序难以理解，又难以修改。从原则上说，软件开发工作应严格按照软件工程的要求，遵循特定的软件标准或规范进行。但是实际上由于种种原因并不能真正做到。举例：开发文档不全，开发过程不是采用结构化、模块化的设计思路，忽视程序是风格等等。这样就造成了软件维护的困难。因此，为了是的软件易于维护，必须考虑软件的可维护性。软件性能--可维护性2023/7/1913软件的可维护性是指纠正软件系统出现的错误和缺陷，以及为满足新的要求进行修改、更新、扩充或压缩的容易程度。软件的可维护性、可使用性、可靠性等是衡量软件质量的几个主要特点，虽然目前对他们没有普遍适用的方法，但就其概念和内涵来说则是很明确的。软件的可维护性是软件开发阶段各个时期的关键目标。目前广泛使用如下表所示的七个特性来衡量软件的可维护性。对于不同类型的维护，各个特性的侧重点也不同。软件性能--可维护性2023/7/1914软件可维护的质量特性及其在维护中的侧重点表中列举的这些质量特性通常体现在软件产品的许多方面。为了使每一个质量特性都达到预定的要求，需要在软件开发的各个阶段采取相应措施加以保证。也就是说，这些质量要求要渗透到各个开发阶段中。因此，软件的可维护性是产品投入运行以前各个阶段朝着上述各质量特性要求进行开发的最终结果。2023/7/1915软件性能--可理解性、可测试性、可修改性可理解性表明人们通过阅读程序代码和相关文档，了解程序功能和使用方法的容易程度。一个可理解的程序主要应具备模块化和风格一致性的特征。模块化指模块结构良好、功能完整、简明。风格一致性指代码风格及设计风格的一致性。不使用令人不解的或含糊不清的代码，使用有意义的数据名和文件名，结构化、完整性等。可测试性表明论证程序正确性的程度。程序越简单，证明其正确性就越容易。而设计合理合用的测试用例，取决于对程序的全面理解。因此，一个可测试的程序应该是可理解的、可靠的和简单的。可修改性是程序容易修改的程度。一个可修改的程序应该是可理解的、通用的、灵活的、简单的。通用性是指程序适用于各种功能变化而不需修改。灵活性是指能够容易地对程序进行修改。2023/7/1916软件性能--可靠性（1）可靠性是指软件按照用户的要求和设计目标，在给定的时间间隔和给定的环境条件下，成功地运行程序的概率。这要求一个程序应是正确的、完整的、一致的和稳定的。在这个定义中，包含了四个要素：1、环境条件环境条件指软件的使用条件，它涉及该软件运行时所需要的支持系统和有关的因素。例如，支持硬件如光驱声卡等、操作系统如win2000等、其他支持软件如Realplayer等、输入数据格式和范围以及操作规程、使用手册等等，例如对于网站设计，需要考虑用户不同的浏览器，不同分辨率的环境问题。一个给定的环境就是对上述各种因素的精确而详细的限制描述。2023/7/1917软件性能--可靠性（2）2、规定的时间软件的可靠性体现于软件的运行阶段。一般采用“运行时间”作为时间的度量。例如，一个需要用户登陆的数据库软件系统，设计参数定义如果用户在连续20分钟内没有与计算机进行交互响应，系统自动设置该用户为退出状态。实际测试使用中如果用户连续20分钟静止以后再操作，该用户还处于登陆状态，则说明该系统的可靠性有问题。3、规定的功能规定的功能一般在软件设计说明书中描述。在考虑软件的可靠性时，首先要明确软件的功能是什么，那些功能是主要的，那些功能是次要的。4、成功地运行程序成功地运行程序不仅指程序能正确地运行，满足用户对它的功能要求，而且当程序一旦受到意外的伤害，或者系统错误时，能尽快地恢复，仍能正常地运行。2023/7/1918软件性能--可移植性可移植性表明程序转移到一个新的计算机系统环境的可能性的大小。或者它表明程序可以容易地、有效地在各种各样的计算机环境中运行的容易程度。例如，html语言理论上应该适用于各种计算机系统平台。但是PC系统中文件名是不区分大小写的，而UNIX系统中则区分文件名的大小写。如果在PC系统中开发的网站采用大小写不规范，不统一的文件名，则把该网站移植到UNIX系统中时需要花费许多人力物力来测试和修改文件名。2023/7/1919软件性能--可使用性从用户的观点出发，把可使用性定义为程序方便、实用和易于使用的程度。一个可使用的程序应该是易于使用的，它能允许用户出错，对用户的错误做出适当的响应或提示，并尽可能不使用户陷入混乱状态。如对于交互系统，应该有一定的响应时间。可使用性还体现在软件使用说明文档的清晰明了，用户能够很方便地学会或掌握软件的运行使用方法。2023/7/1920软件性能特性存在相互制约某系统中，解决系统压力的一个主要途径，是将很多前台WEB处理的事务比如：检索、读出、写入等放在了SQL数据库中处理，与现在很多大型商业网站处理方式正好相反，比如Baidu、google等，他们只有在需要命中查询时才会到数据库中进行操作，其他的操作都放在了前台。其中主要原因就是使用者对系统使用的方式不一样。首先，Baidu、google等不是实时的交互系统，可以在模糊查询时把用户的很多查询信息放在缓存中，而这种方式对某系统确是致命的（会引起恶意数据的篡改）。其次，一般解决系统并发性能，也有比较成熟的技术。比如WEB端程序开发中，就有很多中间件和软件可以使用，但这无形中，可能成倍的增加了系统的开发和管理维护费用。某系统每年只运行10天，并且它并不像盈利性应用系统那样点击量越高越好，它主要是为公众服务的，只要在较高的性价比下，把问题解决了就可以。2023/7/1921考虑软件性能的时间前期？中期？后期？2023/7/1922考虑软件性能的时间开发人员一般都是在软件开发结束时才会考虑到性能管理问题。通常情况下，只有等到开发工作的尾声才会进行性能方面的调节工作，希望以此来避免在整个开发周期都需要考虑这个问题，在许多情况下，这个策略也许是成功的。早期的设计决策会对性能调节是否成功以及是否有必要进行性能调节产生影响。如果你开发的软件对性能非常敏感，从设计阶段和开发周期的第一天起就应该考虑到性能管理的问题，并且自始至终贯彻到软件开发之中。2023/7/1923第二部分：性能设计引入第一步：性能问题识别第二步：分析问题，找到原因第三步：从性能方法中选择相应的措施解决问题第四步：性能评估2023/7/1924影响性能的因素到底那些因素会影响软件性能呢？算法？硬件？语言？操作系统？2023/7/1925软件运行外围环境问题（网络（外网、内网、路由器、交换机、传输介质）、主机（服务器、CPU、内存））系统架构设计数据库环境和数据库访问代码实现（汇编、Delphi、C++、C、Java、脚本）算法影响系统性能所表现的因素2023/7/1926影响性能的重点因素我们重点分析以下三方面对性能的影响数据结构设计对软件性能的影响接口设计对软件性能的影响其它方面的影响程序员可以通过优化算法、数据结构和代码组织来提高软件的性能与效率。2023/7/1927数据结构设计对软件性能的影响性能方面的问题有很多种。最容易修正的一种是，在执行一项计算任务时使用了一个性能不好的算法。例如，在对数目很多的数据进行排序时采用了起泡算法，每次使用时对一个经常使用的数据项进行计算而不是将它保存起来，这些问题一般我们都能很容易发现，而且一旦发现后，都能很方便地进行改正。然而算法是建立在数据结构之上的，好的数据结构能在很大程度上提高软件的性能。2023/7/1928数据结构设计对软件性能的影响顺序存储结构和链式存储结构的线性表在访问、插人和删除的操作上就有根本的区别，但很多人可能不会认为链队列和循环队列(队列的顺序存储结构)会有很大的区别，当入队和出队操作很频繁时，对于链队列就会进行反复的动态内存分配和回收工作，这样的程序即使没有内存泄露间题，但长时间运行后，也会使性能下降，最后可能使程序崩溃。为什么会崩溃呢？因为反复分配和回收内存会导致内存碎片化，一个碎片化的堆可能有很多空闲内存块，但这些不连续的内存块一个个都变得非常小，如果想分配一个大点的内存，就有可能失败。

2023/7/1929数据结构设计对软件性能的影响循环队列可以弥补这一缺点，但也会带来另外一些问题，初始空间的大小必须恰当，否则会过多浪费内存或会因为容量不够而使元素无法人队，象这样的数据结构在设计时就要充分考虑其优劣。

2023/7/1930数据结构设计对软件性能的影响手机里的贪吃蛇游戏如果把蛇身上每一点的位置保存在队列里，蛇移动时，蛇头的一点进队，蛇尾的一点出队，蛇吃到一个子时，蛇头的一点进队，蛇尾的一点不出队，即可使蛇增长。每次重绘蛇头和蛇尾加上方向和时间控制便可实现游戏。这个队列如果采用链式队列就会产生内存碎片，使用循环队列则有很好的性能。2023/7/1931接口设计对软件性能的影响一个类的接口不但定义了类可以完成的功能，而且还定义了它的对象创建行为和使用它所需要调用的方法，一个类如何定义它的构造器和方法会影响这个对象是否可以重用，是它本身的方法创建还是要求其客户创建中间对象，客户要使用这个类需要调用多少个方法。所有这些因素都会影响到程序的性能。2023/7/1932接口设计对软件性能的影响面向对象的软件设计性能管理最基本的原理之一是:避免创建过多的对象。2023/7/1933接口设计对软件性能的影响这并不意味着你不能创建任何对象从而不充分利用面象对象语言带来的诸多好处，而是说在开发对性能敏感的代码时需要对对象的创建保持谨慎。对象创建的代价相当高昂，我们应该在对性能敏感的软件中尽量避免创建临时或中间对象。下面我们以C++为例c++在好几种情况下会背着你偷偷地生成临时对象，临时对象的开销可能变得很明显，因为临时对象的构造函数和析构函数都会老老实实的执行。在任何时候只要函数返回对象，就会有一个临时对象被建立(以后被释放)。2023/7/1934接口设计对软件性能的影响举例：函数Complexoperator+(constComplex&a，constComplex&b);会返回一个对象，调用它时会生成临时对象。Complex，y，z;x==y+z;//生成临时对象，将调用临时对象构造函数，x对象的拷贝构造函数，临时对象的析构函数C++声生成一个Complex类的临时对象来存放y+z:的结果，然后这个临时对象把值赋给x，随即销毁。有两个办法避免生成临时对象。2023/7/1935接口设计对软件性能的影响方法一Complexy，z;Cbmplexx=y+z;//用实例x代替临时对象，yz相加的结果直接构造x方法二另外，还可以用十=来达到相同的效果，即x=y;x+=z;它只调用两个成员函数:赋值操作符和+=操作符。2023/7/1936接口设计对软件性能的影响上面说了接口的设计，那么接口的参数会影响程序的性能吗？答案是肯定的！接口参数也会对程序性能产生影响。采用“值传递”、“指针传递”或“引用传递”，一般来说对于非内部数据类型，后两者的效率较高，但程序也容易出错。举例象voidFunc(Aa)这样声明的函数注定效率比较低。因为函数体内将产生A类型的临时对象用于复制参数a，而临时对象的构造、复制、析构过程都将消耗时间。2023/7/1937接口设计对软件性能的影响(13)解决方法:为了提高效率，可以将函数声明改为voidFunc(oDnstA&a)。因为“引用传递”仅借用一下参数的别名而已，不需要产生临时对象。而对于内部数据类型的参数不存在构造、析构的过程，而复制也非常快，“值传递”和“引用传递”的效率几乎相当。2023/7/1938OS对软件性能的影响软件一般都在操作系统之上运行，有时针对操作系统的特点，只调整一下代码也可以提高程序的性能，引起操作系统更换页码的操作比只在同一页存储器内的操作慢得多。回忆调度算法有哪些：先来先服务(FCFS,FirstComeFirstServe)轮转法(RoundRobin)多级反馈队列算法(RoundRobinwithMultipleFeedback)…….在Java平台上,比较常见的开发方式是:在Windows操作系统上开发,然后移植到Linux或者Unix操作系统上运行。2023/7/1939OS对软件性能的影响Windows可以保证开发效率。Linux/Unix则可提高安全性和运行效率,但是应事先了解操作系统之间的差异,否则会遭遇难以逾越的障碍。下面我们来举一个例子说明这个问题。比如,很多Linux和Unix操作系统都不安装窗口系统,甚至完全是西文的。如果你在Windows环境下所做的设计恰好用到了窗口系统的功能(如图形、字体),移植到这样的Linux或Unix环境下就会出现异常。此外,它们与Windows操作系统默认的字符集也不同,这会影响到文件的读写。2023/7/1940OS对软件性能的影响如程序段:for(Column=0;Column<1000;Column++)for(Row=0;Row<5;Row++)Table[Row][Column]=value;//value为单精度实数该程序从表面上看，是一个非常标准的循环，它有什么问题呢?问题出在Table中每元素是4字节，每一行有1000个元素，意味着每行有4000字节，大约占一页或半页(具体看操作系统的一页有多大)，这样对每个单独的数组元素存取都可能会引起缺页中断，性能会大打折扣。

2023/7/1941OS对软件性能的影响解决方案:按下面的方式重新构造循环.for(Row=0;Row<5;Row++)for(Column=0;Column<1000;Column++)Table[Row][Column]=value;这段代码只在关闭行变量时可能会引起缺页中断，但只有5次左右，性能比前一段程序提高上千倍。在面向对象的设计中，我们还可以通过缩减对象的尺寸来提高软件的性能。一般通过调节成员在内存中的布局来实现.2023/7/1942OS对软件性能的影响举例：考察下两段代码。2023/7/1943OS对软件性能的影响第一种写法的对象大小等于12字节，如果调整成右边形式，则其大小只有8字节，因为编译器对对象进行空间分配时，会进行字节对齐，(或叫分段或打包Pack)在32位机上，通常采用4字节(32位)的对齐方式(4字节为一段)，有些系统为8位，这样会使总线的“传输量”达到最高效率。2023/7/1944OS对软件性能的影响关注C++编译器:C++编译器对对象的成员进行空间分配时，如果某些成员加起来不足4字节，C++会自动补齐不足的字节，否则会把后面的成员移到一新的段[51]。我们在编程时注意这点，可能会使对象变得更小，从而提高软件性能。2023/7/1945数据库（1）如果要设计一个适用于不同数据库类型(如Oracle和SQLServer)的系统,可移植性是设计师必须面对的问题,特别要注意这些数据库之间的差异,在SQL语法和所使用的函数方面可能会引起问题。如果确实必须用到它们的特性,就有必要提供一个集中处理这种差异的机制。2023/7/1946数据库（2）另外一个需要重视的是数据库的字符集。使用中文字符集还是西文字符集,如果标准不统一可能会导致乱码出现,这就是一个正确性的问题了。2023/7/1947如何用hash关键字提高数据库性能（1）普通的SQLServer应用程式需要支持一个或几个长字符串搜索。（本文中，我们称超过20个字符的字符串为长字符串。）假如前端应用程式希望允许用户提供两个字符串；您启动一个执行这两个字符串搜索任务的存储程式，然后应用两个相关列目录对搜索进行优化。在小型的表格中，您可能注意不到产生的效果。但是，假如表格包含5000万行，他就会影响存储程式和搜索性能。2023/7/1948如何用hash关键字提高数据库性能（2）应用称为hash关键字（引用单独一个hash）或hash桶（一个hash关键字集合）的字符串目录的优秀方法可大大节省磁盘空间并提高性能。何为hash（hash）hash是应用一个指定字符串算法的整数结果。有各式各样的hash算法，但最常用的是内置的SQL函数Checksum()。通常，您给这个函数一个字符串，他就返回一个整数（在大型表格中，我们不能确保这个整数的唯一性）。2023/7/1949如何用hash关键字提高数据库性能（3）数据库设计中的hash表格假设在我们感兴趣的表格中有这些列：列明数据类型名称Varchar(50)组名称Varchar(50)这两个列的多列目录每行会耗用50+50个字符，加上上面提到的5000万行，这可是个相当大的难题。

2023/7/1950如何用hash关键字提高数据库性能（4）基于这两个列的hash关键字相当的小，即每行四个字节。假如我们不将hash关键字存储在这一列的目录中，他还会更小。相反，我们应该建立一个计算列，该列的公式是这两个列的hash关键字，然后将那个列编入目录并忽视字符串对的目录。

2023/7/1951如何用hash关键字提高数据库性能（5）用户（不管是人还是应用程式）查询感兴趣的值；然后我们将参数转换为hash关键字并搜索hash目录。副本集合要比引擎必须访问的行集合小得多，以便对查询值进行精确匹配。然后将hash关键字搜索和两个感兴趣的列的比较结合起来，隔离出一个小型的行子集，并对两个列进行检验，找出匹配值。基于整数列的搜索比基于长字符串关键字的搜索要快得多，同样也比复合关键字搜索快得多。

2023/7/1952如何用hash关键字提高数据库性能（6）应用Checksum函数作hash关键字运算尝试运行这段样本代码，他表明怎样获得指定值或值组合的hash关键字：USEAdventureWorks

SELECTName,GroupName,Checksum(Name,GroupName)ASHashKey

FROMAdventureworks.HumanResources.Department

ORDERBYHashKey2023/7/1953如何用hash关键字提高数据库性能（7）所得的结果显示在下表中（为求简洁，只选用了10个结果）。2023/7/1954如何用hash关键字提高数据库性能（8）在现实环境中，您能够建立一个调用Name_GroupName_hb的计算列。假设前端传入名称（Name）和组名称（GroupName）的目标值，您就能够用下列代码来处理这一问题：

2023/7/1955如何用hash关键字提高数据库性能（9）想象一下，在一个5000万行的表格中，返回了100行指定的hash关键字。由于这两个列没有其他的目录，查询优化器就应用hash桶目录。这样就能够快速地隔离出100个感兴趣的行。然后我们访问这些行，检验名称（Name）和组名称（GroupName）列来进行精确匹配。这样就大大提高了性能，同时节省了大量的磁盘空间。引例假设搜索目标存在于一个单独的表格中。假如要从多个表格中选择目标来进行搜索，也能够应用同样的技巧。只需建立一个连接表格的表格函数，然后建立一个hash不同表格列的目录即可。2023/7/1956如何用hash关键字提高数据库性能（10）结论在相对较小的表格中，建立一个目录hash桶对于提高性能可能没有太大的作用，但这样做可节省磁盘空间。假如您使用大型的表格，本技巧就极为实用。2023/7/1957小结以上某些方法是以C++为背景进行介绍的，但这种思想同样适合于其它任何语言。通过使用这些方法能适当增强系统的性能，在优化时，一般应先优化数据结构和算法，再优化执行代码。有时候时间效率和空间效率可能对立，此时应当分析哪个更重要，作出适当的折衷。例如多花费一些内存来提高性能。但系统体系结构设计的优劣在根本上决定了软件系统的质量和性能，我们在优化数据结构、算法、接口、代码的同时更应十分注重系统体系结构的设计。2023/7/1958性能设计的基本要求首先,必须了解性能目标。性能目标源于用户需求,但这些需求往往是隐藏的或是潜在的需求,如果没有被识别出来,可能就会被设计师所忽略。下面我们将以对于大型的B/S架构的应用系统为例，来分析设计师应注意弄清楚哪些基本问题:数据形态、数据规模和增长速度

用户的数量

系统的并发访问量

网络状况

2023/7/1959数据形态、数据规模和增长速度数据是以文件形式居多还是以数据库形式居多?这决定了数据的访问效率,以及是否需要专门的文件服务器或数据库服务器。2023/7/1960数据形态、数据规模和增长速度数据是集中存储还是分散存储?集中存储有利于集中管理,但服务器的压力较大,这时需要重点考虑服务器的运行效率。而分散存储虽然可以缓解服务器压力,但是会增加数据同步的难度,影响数据交换的质量,这时需要提高设计质量以避免数据损失。总的数据量在怎样的数量级?记录数是十万、百万、千万还是更多?这个数量级决定了应该选择什么样的数据库系统,以及需要在多大程度上考虑性能设计。如果记录数较少,一般的数据库服务器都可以轻松应付,但是对于千万级的记录量,就要综合运用多种设计方法了。2023/7/1961数据形态、数据规模和增长速度(5)数据的增长速度怎样?每天或每月会以怎样的一个数量级增长?这个“数量级”决定了应重点设计性能的哪个方面。

对于生产型系统(以采集数据为主),数据的增长速度较快,应重视设计其存储效率;对于决策支持型系统(以统计分析为主),数据常以静态方式存在,应重点设计其检索效率。数据的增长速度还决定了系统在多久后必须考虑扩容,以及应该准备什么样的备份策略。2023/7/1962用户的数量设计师应当清楚系统有多少现实的和潜在的用户。用户数量在一定程度上决定了系统现实的压力情况和未来可能的压力情况。如果用户数量上千甚至上万,就要重视在应对访问压力方面的性能设计了。2023/7/1963系统的并发访问量系统运行速度变慢甚至宕机（down）往往是发生在并发访问量较高的时候。因此,有必要弄清楚并发访问量发生在每天的哪个时段,最高能够达到多少,突发情况会达到多少。这几个数值是性能设计的依据,也是性能测试的依据。对于一个生产型系统而言,有24小时持续压力的,但是多数都是8-12小时的。如果某几个时段压力过大,可以考虑让用户分时段使用系统,将压力分摊到不同时段去。2023/7/1964应用服务器

应用服务器(如WebLogic、Tomcat)虽然原理上基本相同,但性能上却各有千秋。在选定应用服务器类型的情况下,应注意发挥其优势,充分利用其性能调优的功能,同时避免其短处,不要让系统的缺陷影响系统性能。再好的应用服务器,也是人一行一行代码写出来的,因此,它难免存在一些缺陷。很多应用服务器的补丁一打再打,多数是解决各类性能问题的。设计师应了解这些缺陷,从而避免掉入“陷阱”。2023/7/1965网络状况网络状况常常被忽视！通常,在开发环境下,网络状况都是理想的,网速很快很稳定。但是在实际环境下并非如此,因为网络上需要部署各类防火墙、入侵检测、防病毒等软硬件,网速和稳定性上会受到一定程度的影响。

在理想条件下做出的设计可能不会满足实际的需要。如果网络状况不好,意味着用户不见得能够正常完成系统的某些操作。如何解决网络状况所产生的问题呢？2023/7/1966网络状况首先，设计师应加强系统的容错性设计,避免数据的异常丢失。其次，要清楚地了解系统运行的软、硬件环境。打个比方：这些环境就如同战场上的地形,如果对地形不熟悉就不容易发挥地形的优势,弄不好还会陷入不利境地。如果系统需要在不同的环境下运行,那么还必须注意环境之间的差异。2023/7/1967网络及设备性能配置策略网络中除了应用服务器、防火墙、路由器、IPS等设备，设置合适的策略。例如，IPS的设置。对IPS设备的分时段应用不同的策略。从每日８时起，至凌晨０点整，这期间网络出口带宽处于满负荷状态，对网络的流量应用基本策略，主要由SQL注入和XSS签名组成。从每日凌晨0点，至次日上午8点，网络出口带宽使用率很低，我们对网络流量应用全部策略。2023/7/1968性能设计的主要思想有了性能目标和运行环境,剩下的就是我们如何发挥主观能动性,借助“地利”,给出创造性的设计方案了。要消除影响性能的结构性问题要分析并找出可能的性能瓶颈

将特定的性能问题分解到不同的系统组件来解决建立模型应避免掉入系统软件固有缺陷的“陷阱”2023/7/1969要消除影响性能的结构性问题前面分析了可能影响系统性能的各种因素,有些只影响到系统的局部,而有些则会影响全局。这些影响全局的因素会造成结构性问题,这些因素必须被首先消除。结构性问题是致命的,就如同一幢楼房,如果整体结构上有问题,不但会有大厦将倾的风险,甚至根本无法建立起来这个系统。关于这一点,在运行环境和系统压力方面尤其要注意。对于影响系统性能的因素,可以按照重要程度从高到低排序,优先解决那些重要程度较高的问题。2023/7/1970要分析并找出可能的性能瓶颈（1）这些瓶颈是性能设计的关键部位,通常是在局部发挥作用。应着重找出那些被频繁访问或运行复杂数据处理的部分,改进这些部分设计可以达到事半功倍的效果。下面我们以B/S架构为对象来分析其瓶颈问题。2023/7/1971要分析并找出可能的性能瓶颈（2）在B/S架构的应用系统中,以下情况可能产生性能瓶颈：（共3条）（1）数据库中关联的表过多(如超过5个)或者一次要求返回的记录数太多(如超过1000条)可能会在数据库运算方面产生瓶颈,因为表的关联会导致指数级增长的笛卡儿积运算,遍历太多的记录也比较费时。2023/7/1972要分析并找出可能的性能瓶颈（3）（2）应用服务器中的共享资源(如数据库连接池、线程池、缓存)在高并发条件下可能会产生访问冲突的瓶颈。在Java语言中,有比较著名的“线程死锁”,应用服务器会因此宕机。在高并发条件下,应借助一些辅助方法,才能有效解决这个问题。（3）一次请求返回的数据量太大(比如超过2兆字节)可能会产生网络传输的瓶颈,速度会明显变慢。如果数据量确实较大,则需要考虑使用压缩技术。2023/7/1973将特定的性能问题分解到不同的系统组件来解决（1）在典型的B/S架构下,数据需要流经客户端、网络、应用服务器、数据库服务器等诸多环节,任何一个环节压力过大都可能造成阻塞。2023/7/1974将特定的性能问题分解到不同的系统组件来解决（2）一般地,当客户端发出一个请求,用户可以接受的等待时间也就是3到5秒钟。任何阻塞都可能会延长等待时间。因此,对于那些频繁使用的功能,系统应在数据流经的每个环节上进行优化设计,以提高总体响应速度。

2023/7/1975将特定的性能问题分解到不同的系统组件来解决（3）举例：某个大数据量的统计功能,设计师把计算功能完全交给数据库,写了400多行的SQL语句,耗时数分钟才给出计算结果。后改为在应用服务器中执行两条简单的SQL语句并组装数据,数据库服务器仅负责基本数据的提取,应用服务器负责数据的转换,整个过程耗时只有几十毫秒,速度提高了好几个数量级。

2023/7/1976将特定的性能问题分解到不同的系统组件来解决（4）我们的目标是——“平衡才健康”。在性能设计中尤其如此。2023/7/1977建立模型（1）做性能设计也需要做试验,越是规模大的系统越是需要这个步骤。试验的对象就是为此建立的模型。模型是基于理论创建的,它瞄准的是系统的设计目标,依托的是系统的运行环境,并综合运用了各种数据结构、通用的或定制的算法和处理模式,因此是为特定系统量身订做的,我们甚至可以计算出模型定量的性能指标,在理论上具有一定的可靠性。对于软件系统,已经有很多成熟的模型可供参考。但是正如世界上找不到两片相同的叶子一样,每个软件系统都有其个性,那些成熟模型只能作为局部的参考,需要在其基础上进一步改进。实践是检验真理的唯一标准,对于建立的模型还需要不断地做试验。试验的目的就是检验模型能够在多大程度上满足性能设计要求,从而进行不断地改进。这样的模型才是稳定可靠的,是能够经得起考验的。

2023/7/1978建立模型（2）你可能会问:现在软件开发追求的是效率——以最快的速度完成系统建设,如果试验这样做下去,系统什么时候才能上线啊?事实证明:磨刀不误砍柴工。真实的运行环境不是试验场所,那时再出问题,延误的将不仅仅是工期!2023/7/1979应避免掉入系统软件固有缺陷的“陷阱”（1）任何软件都会有长处,设计师应设法让这些长处得到充分发挥。任何软件也都难免有缺陷,设计师要做的是预防这些缺陷发挥作用,如果控制不好会有适得其反的结果。2023/7/1980应避免掉入系统软件固有缺陷的“陷阱”（2）举例：在2006年设计上海市房屋土地资源管理局某大型B/S架构的业务系统时,上线运行时发生断断续续的宕机情况。由于“相信”系统软件的性能“应该不会有问题”,设计师们一直从自身设计上找原因。2023/7/1981应避免掉入系统软件固有缺陷的“陷阱”（3）这个系统的用户量超过一万,数据量是千万记录级的,还跟其他几个系统有接口,因此开始的时候他们怀疑是系统无法承受压力所致,所以不断优化算法,进行持续的压力测试,但耗时良久却状况依旧。事实上,经不断观察我们发现:系统在每次宕机前压力并不大,应该不是压力造成的。2023/7/1982应避免掉入系统软件固有缺陷的“陷阱”（4）最终他们把怀疑的目光放在系统软件上,原来是应用服务器软件的一个自身缺陷造成的,打上最新的补丁之后再也没有宕过机。我们花了四个月完成了系统的开发,却花了六个月才查出这个问题,这笔学费可真是够高的!有鉴于此,设计师必须了解各种系统软件的优势和缺陷,扬长避短,才能达到良好的性能要求。2023/7/1983性能设计的方法

2023/7/1984事件驱动信息处理流程管理办公系统后勤及档案邮件系统服务销售客户管理客户关系管理人力资源OA分析工具集中核算项目成本资金管理财务Dothingsbetter:通过流程优化，把事情做对是最重要的。项目分析地区分析预测模拟，风险分析促销分析，利润分析，对手分析趋势分析客户分析人力分析Dobetterthings:通过对优化后的数据分析，做出优化决策，提升竞争力，掌控市场事件驱动EventTrigger2023/7/1985

缓存

譬如ASP.NET内建缓存极大地提升了性能使用页面缓存技术降低WEB服务器压力程序放在WEB服务器的内存中执行，提高程序的执行速度。服务器与客户端的双缓存技术2023/7/1986MemCache（1）memcache是一个高性能的分布式的内存对象缓存系统，通过在内存里维护一个统一的巨大的hash表，它能够用来存储各种格式的数据，包括图像、视频、文件以及数据库检索的结果等。2023/7/1987MemCache（2）Memcache是的一个项目，最早是为LiveJournal服务的，最初为了加速LiveJournal访问速度而开发的，后来被很多大型的网站采用。目前全世界不少人使用这个缓存项目来构建自己大负载的网站，来分担数据库的压力。起初作者编写它可能是为了提高动态网页应用，为了减轻数据库检索的压力，来做的这个缓存系统。2023/7/1988MemCache（3）它的缓存是一种分布式的，也就是可以允许不同主机上的多个用户同时访问这个缓存系统，这种方法不仅解决了共享内存只能是单机的弊端，同时也解决了数据库检索的压力，最大的优点是提高了访问获取数据的速度！基于memcache作者对分布式cache的理解和解决方案。memcache完全可以用到其他地方比如分布式数据库，分布式计算等领域。2023/7/1989MemCache（4）Memcache在中型网站的使用使用Memcache的网站一般流量都是比较大的，为了缓解数据库的压力，让Memcache作为一个缓存区域，把部分信息保存在内存中，在前端能够迅速的进行存取。那么一般的焦点就是集中在如何分担数据库压力和进行分布式，毕竟单台Memcache的内存容量的有限的。2023/7/1990MemCache（5）[分布式应用]

Memcache本来支持分布式，我们客户端稍加改造，更好的支持。我们的key可以适当进行有规律的封装，比如以user为主的网站来说，每个用户都有UserID，那么可以按照固定的ID来进行提取和存取，比如1开头的用户保存在第一台Memcache服务器上，以2开头的用户的数据保存在第二胎Mecache服务器上，存取数据都先按照UserID来进行相应的转换和存取。

但是这个有缺点，就是需要对UserID进行判断，如果业务不一致，或者其他类型的应用，可能不是那么合适，那么可以根据自己的实际业务来进行考虑，或者去想更合适的方法。2023/7/1991MemCache（6）[减少数据库压力]

这个非常重要，因为所有的数据基本上都是保存在数据库当中的，每次频繁的存取数据库，导致数据库性能极具下降，无法同时服务更多的用户，比如MySQL，特别频繁的锁表，那么让Memcache来分担数据库的压力吧。我们只需对MemcachedServer进行较小改动，就能够在不大规模改变前端的前提下来改变目前的架构。2023/7/1992构件化开发

20世纪90年代至今以网络计算为特征的信息高速公路得到了很快地发展。基于构件的开发方法使得软件开发的规模进一步扩大。2023/7/1993SOA

SOA具有松散耦合组件服务，这一点区别于大多数其他的组件架构。该方法旨在将服务使用者和服务提供者在服务实现和客户如何使用服务方面隔离开来。服务提供者和服务使用者间松散耦合背后的关键点是服务接口作为与服务实现分离的实体而存在。这是服务实现能够在完全不影响服务使用者的情况下进行修改。2023/7/1994工作流

工作流是针对工作中具有固定程序的常规活动而提出的一个概念，通过将工作活动分解定义良好的任务、过程、角色和规则来进行执行和监控，达到提高生产组织水平和工作效率的目的工作流是业务过程的计算模型，即将相应的业务逻辑和业务规则在计算机中以恰当的模型进行表示并对其实施计算。业务过程是若干业务活动的集合，这些业务活动按照一定的规则前后链接在一起，相互协作，以便达到一个共同的目标。业务活动则是能够完成特定的功能的一个实际环节，它在信息系统中通常针对具体的应用逻辑。2023/7/1995工作流引擎

在工作流参考模型中，工作流引擎是工作流管理系统的核心。工作流引擎是为工作流管理系统在定义提供支持、同时在运行时提供解释和执行服务的一组数据模型和软件。2023/7/1996著名的工作流系统基于持久消息队列的分布式工作流管理系统———Exotica

Exotica面向分布式环境下的用户,其过程实例的运行分布在整个运行环境内,由各个节点根据模型的定义和具体实例运行情况推进实例的运行。2023/7/1997著名的工作流系统具有自适应能力的工作流管理系统———Meteor

Meteor提供的工作流运行支持系统有ORB2Work(基于CORBA的完全分布式工作流执行系统)、NeoWork(基于CORBA的集中式执行系统)和WebWork(基于Web技术的完全分布的执行系统)。Meteor还对各种异常情况设计了专门机制和函数,负责检测异常情况。当异常发生时,可以交给异常处理函数处理,也可以执行一个补偿活动来取消出错活动所产生的影响。2023/7/1998著名的工作流系统基于分布式主动数据库技术的工作流管理系统———WIDE

WIDE对异常处理进行了充分研究,它使用主动规则技术描述异常情况及其处理方法。WIDE定义了警告、工作流运行异常和组织异常等三种情况,并分别设计了不同的异常处理策略和函数。最简单的方法就是采用ECA(Event-Condition-Action)技术来实现,即当事件发生时,在条件满足情况下执行某个动作。WIDE将系统对异常情况的发生、判断和处理方法写成一条条规则,记录在数据库中。当事件被激活时,系统根据所记录的规则进行处理。2023/7/1999著名的工作流系统基于状态与活动图的工作流管理系统———Mentor

Mentor项目的研究是为工作流模型的定义、执行和控制提供一个中间件平台,它采用状态和活动图做为建模规范,使用一个可视化工具Statemate作为建模工具,执行活动中所需要的软件可以通过Statemate中的扩展接口集成到系统中,用户也可以使用其它规程建模工具来建立模型,Mentor可将所建的模型自动转化成状态活动图。2023/7/19100著名的工作流系统基于状态与活动图的工作流管理系统———Mentor

西安协同数码股份有限公司的SynchroFLOW,杭州信雅达的SunFlow,还有上海东兰的DLFlo2023/7/19101工作流管理系统部署

采用IBM服务器、CISCO网络设备、Oracle的数据库、Linux操作系统、iUAS中间等软硬件搭建，同时使用双机热备、负载均衡等先进技术保证系统的可用性、高效性和安全性。2023/7/19102

工作流管理系统部署

工作流服务器：运行工作流管理系统（提供工作流系统的各项处理功能，包括复核、派单、处理、反馈、查询等功能），对客户端提供WebServer；根据系统规模配置多台服务器做负荷分担，同时可配置负载均衡器实现访问的动态负荷均衡。2023/7/19103工作流体系结构图

2023/7/19104工作流管理系统

工作流管理系统。流程定制及参数设计模块主要完成组织结构、工号、权限设置、其他配置参数设置（如获取工单的数据路由等）。组织结构定义主要定义工单处理人员的组织结构，如地市、部门、部门性质、值班情况等，工单流程定义可以根据组织结构设置工单的下一个流向。员工设置定义具体部门的员工设置、以及员工的一些属性如姓名、联系方式、职务、职务级别等。流程定制模块主要是根据工单的业务类型、紧急程度、投诉客户级别等属性，定义工单处理的每个环节的处理时限，以及每个环节的处理部门和处理人等。2023/7/19105工作流管理系统

工单流程定义已保存在流程核心定义数据库中，工单处理模块根据流程定义数据控制工单的流向。工单的离线处理模块用于工单的离线处理时将工单以邮件的方式发送到处理人的邮箱中，然后由处理人脱机进行处理，处理结果以邮件的方式发送到系统中，系统自动将邮件解析后和并到系统数据库中，工单进入下一个处理环节。2023/7/19106

动静结合

使用静态页面或动静页面结合的方式降低数据库服务器压力2023/7/19107Web应用系统技术架构性能设计B/S体系架构，J2EE三层结构。具有良好的跨平台性、可移植性、可扩展性。2023/7/19108Web应用系统技术架构性能设计系统架构基于J2EE规范实现，建立在Struts框架、Spring框架和Hibernate框架基础之上，逻辑分为六层：客户层、WEB层、业务层、持久层、资源层、核心层

2023/7/19109网络中视频点播视频点播系统由VOD视频信息中心、VOD用户终端及宽带网络三个部分组成。VOD视频信息中心由视频服务器与MPEGEncoder工作站构成，视频服务器以100M快速以太网的方式通过交换机接入IP骨干网，视频服务器用于存储视频数据的同时为用户提供视频点播服务。MPEGEncoder则用于视频节目的编码，此编码器可将视频信号转化为多种标准的压缩的数字信号，如MPEG-1或MPEG-2标准并可即时通过以太网将压缩好的视频数据文件传递到视频服务器上。2023/7/19110网络中视频点播为保证服务质量，VOD服务器需要进行分布式的设计方案。根据用户对日后的业务的需求不同，对用户群进行合理的估计并划分。在用户群较集中的区域，连接到某一台服务器中，其它用户连接到其它服务器中。服务器之间采用高带宽连接，并采用复制技术，将中心制作完成的节目发送到分前端的服务器中，供分前端的用户访问。实行分前端的VOD系统结构，用户数的增加不至于使系统陷入瘫痪状态，VOD可将一部分的用户点播需求分担给前端系统，从而保证系统和网络能够承载一定数量的用户的应用需求。采用多线程和“两级内存缓冲”等技术，大幅提升流媒体服务程序的并发能力。2023/7/19111编码与性能——浅析H.264（1）随着HDTV的兴起，H.264这个规范频频出现在我们眼前，HD-DVD和蓝光DVD均计划采用这一标准进行节目制作。而且自2005年下半年以来，无论是NVIDIA还是ATI都把支持H.264硬件解码加速作为自己最值得夸耀的视频技术。H.264到底是何方“神圣”呢？H.264，同时也是MPEG-4第十部分，是由ITU-T视频编码专家组（VCEG）和ISO/IEC动态图像专家组（MPEG）联合组成的联合视频组（JVT，JointVideoTeam）提出的高度压缩数字视频编解码器标准。

2023/7/19112编码与性能——浅析H.264（2）什么是H.264？H.264是一种高性能的视频编解码技术。目前国际上制定视频编解码技术的组织有两个，一个是“国际电联（ITU-T）”，它制定的标准有H.261、H.263、H.263+等，另一个是“国际标准化组织（ISO）”它制定的标准有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。而H.264则是由两个组织联合组建的联合视频组（JVT）共同制定的新数字视频编码标准，所以它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4高级视频编码（AdvancedVideoCoding，AVC），而且它将成为MPEG-4标准的第10部分。因此，不论是MPEG-4AVC、MPEG-4Part10，还是ISO/IEC14496-10，都是指H.264。

2023/7/19113编码与性能——浅析H.264（3）H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。举个例子，原始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB，压缩比为25∶1，而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB，从88GB到879MB，H.264的压缩比达到惊人的102∶1！H.264为什么有那么高的压缩比？低码率（LowBitRate）起了重要的作用，和MPEG-2和MPEG-4ASP等压缩技术相比，H.264压缩技术将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。尤其值得一提的是，H.264在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像。2023/7/19114系统评价从软件过程角度进行性能设计2023/7/19115过程性能设计关注--算法是解决问题的程序设计方法教室离开教室向楼梯走去向自助餐厅走去自助餐厅算法是为了解决问题而执行的一系列步骤。以下示例描述了一个算法按照这些步骤，学生可以从教室到达自助餐厅2023/7/19116使用设计模式

设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样。2023/7/19117ITIL

IT管理最佳实践经验库(ITIL)是IT服务管理（ITSM）领域的最佳实践，是关于IT服务的，以业务为出发点、过程为核心，以业务、质量和服务为重点的对IT服务进行整理和规范的一整套框架，确立了以流程为中心的IT服务管理方法，具备很强的现实指导意义将ITIL的流程与企业的实际相结合，可设计出符合企业状况的即符合ITSM标准又具备实际可操作性的可执行流程，可很好地提高企业IT运维的能力和水平。ITIL框架

ITIL流程2023/7/19118ITIL

在证券公司，随着集中交易的全面普及，总部信息系统的IT运行服务显得越来越重要。为了进一步提高信息系统的可用率、提高IT部门的技术服务满意度，根据ITIL框架和流程，对服务台和事件管理、问题管理、变更和发布管理等关键服务支持流程进行优化设计，以形成更具标准化的、业务导向的、流程驱动的IT服务体系。2023/7/19119性能设计的误区关于软件的性能设计,通常有两个误区:第一个误区:性能问题可以依靠更好的计算机硬件和系统软件来解决。第二个误区:系统的性能可以通过系统优化来实现。2023/7/19120第一个误区（1）误区：性能问题可以依靠更好的计算机硬件和系统软件来解决。在设计系统前,系统设计师得到的信息可能是:不用担心软硬件问题,我们用的都是最好的。之后出现了问题我们如何解决呢？2023/7/19121第一个误区（2）内存不够就加大？PC服务器不行就换小型机？Windows操作系统不行就改为Linux或者UNIX？但出现的性能问题却不一定有显著的改观。

2023/7/19122第一个误区（3）事实上这种做法是很盲目的,要知道无论什么编程语言都可以写出让系统崩溃的程序来。2023/7/19123第二个误区（1）误区:系统的性能可以通过系统优化来实现。通常的做法是先不管性能,尽快实现功能,等到系统测试或试运行的时候再调优。这种方法可取吗？2023/7/19124第二个误区（2）这个做法是不可取的。因为系统优化是一种事后行为,依靠的是数据库、应用服务器的调优能力,虽然能在一定程度上解决问题,但是一旦遇到它们也无能为力的情况,我们就需要花费巨大的代价来解决。2023/7/19125对误区的总结这两个误区产生的后果往往都是事后补救的时候才发现无可奈何,因为没有事先建立起性能问题的预防机制。有句话说得好:设计使然!有什么样的设计就有什么样的结果,没有设计就别指望会有满意的结果。2023/7/19126正确的做法好的性能也是设计出来的。因此真正可取的做法是在软件设计的过程中完成性能设计,而不仅仅是在测试或试运行的过程中调试,测试过程或试运行过程应当是检验性能设计效果的过程。2023/7/19127第三部分性能设计的实现2023/7/19128结构设计模式面向对象技术可用于描述不同类型的软件系统，但目前面向对象建模技术的研究很少是专注于对象之间的动态关系，也就是我们所说的“对象相互作用”。这是一个很明显的缺陷。因为面向对象程序由大量的初始化方法激活所组成，但我们讨论面向对象系统的设计时却倾向于避免描述这些动态关系的细节。为解决这一问题，我们用软件设计模式来描述面向对象软件系统的设计。2023/7/19129设计模式设计模式的概念最早是由名为ChristopherAlexander的建筑师提出来的，他最早把注意力放在建筑物和城镇的设计和结构上，逐渐地他的思想影响了软件研究，并在最近流行起来。随着面向对象技术的出现和广泛使用，一方面软件的可重用性在一定程度上已经有所解决，另一方面对软件可重用性的要求同时也越来越高，设计面向对象的软件很难，而设计可重复使用的面向对象的软件难度更大，利用设计模式可方便地重用成功的设计和结构。2023/7/19130设计模式(DesignPatterns)简单地理解为面向对象软件的设计经验，可以作为设计模式记录下来。“一个设计模式命名、抽象和确定了一个通用软件结构的主要方面，这些设计结构能被用来构造可复用的面向对象设计”。而受到普遍认可的设计模式的定义是由DrikRiehle和Heinz

Zullighoven给出的:“模式是指从某个具体模式的形式中得到的一种抽象，在特殊的非任意性的环境中，该形式不断地重复出现。”模式的概念是随设计中要解决的问题的变化而变化，每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的解决方案的核心。这样，你就能一次又一次地使用该方案而不必做重复劳动。2023/7/19131设计模式是为实现高质量软件设计的重用而提出的，一个设计模式系统性地命名、促成和解释一个可通用的设计，该设计着重于在面向对象系统解决一个重现的设计问题。它描述这个问题及其解决方案，当应用该解决方案时，它同时给出实现的方法和示例。该解决方案是一系列解决此问题的对象和类的组合。面向对象的设计模式是解决如何在面向对象软件开发中完成一定的任务。设计模式的概述2023/7/19132关于设计模式，目前的研究方向主要有:设计模式与其他面向对象设计方法(如特定领域的框架)的关系，它们各自的优劣和适应范围。除此之外，人们还在各个方面总结设计模式(如通信领域等)，以及研究如何让设计模式的使用更加自动化等。2023/7/19133设计模式的组成设计模式的基本成分一个设计模式被划分为四个基本组成部分:(1)模式名称。模式名称通常用来描述一个设计问题、它的解法和后果，由一到两个词组成。(2)问题。问题告诉我们什么时候要使用设计模式、解释问题及其背景。(3)解决方案。解决方案描述设计的基本要素，它们的关系、各自的责任以及相互之间的合作。(4)后果。后果描述应用设计模式后的结果和权衡。对软件设计而言，通常要考虑的是空间和时间的权衡，也会涉及语言问题和实现问题。对于一个面向对象的设计而言，可重用性很重要，后果还包括对系统灵活性、可扩充性及可移植性的影响。明确看出这些后果有助于理解和评价设计模式。2023/7/19134用设计模式描述软件体系结构风格：体系结构风格类似于前面所描述的体系结构模式。通过在体系结构风格中引入面向对象视图，使得体系结构风格的组成部分，如对象、连接器可视为方法激活(控制和数据的转换)。最近的主要研究将体系结构风格分为5类。每一类依据体系结构风格的组成要素(构件和连接器)部分、控制视图观点、数据视图和控制/数据相互作用视图等来划分：(1)数据流风格。数据通过系统时，接收者是无逆向的内容控制流的软件系统，如顺序批处理、数据流网络、管道和过滤器等。(2)调用一返回风格。通常是单线程控制计算软件系统，如主程序/子程序、抽象数据类型、对象、基于调用的客户机/服务器及分层系统等。(3)独立构件风格。主要是独立的通信模式，如并发程序、进程事件系统和通信进程。(4)数据集中风格。主要是复杂的集中数据存储、通过独立计算操纵数据、存储库及黑板程序等软件系统。(5)虚拟机风格。将一条指令翻译为其他指令，如解释程序系统。2023/7/19135存在的不足不管采用软件体系结构还是设计模式的指导思想，在带来先进、复用设计和降低解决问题复杂度的同时，也带来了许多问题，主要表现在以下几个方面:(1)由于技术的不完善性，带来了许多很难预测的效果；(2)由于设计模式和软件体系结构的结合引起的表达上的问题;(3)缺乏实用工具和标准化规范的支持。几乎每种体系结构都有相应的支持工具，如Unlcon、Aesop等体系结构支持环境，C2的支持环境ArchStudio，支持主动连接件的Tracer工具等。另外，支持体系结构分析的工具，如支持静态分析的工具、支持类型检查的工具、支持体系结构层次依赖分析的工具、支持体系结构动态特性仿真工具、体系结构性能仿真工具等。但与其他成熟的软件工程环境相比，体系结构设计的支持工具还不很成熟，难于实用化。对软体系结构及设计模式的研究目前尚处在迅速发展中。2023/7/19136程序本身的修改和规范

规范文本文件中的标记、空格、回车等；优化代码，减少代码量；采用事务方式处理业务逻辑，以保持数据的完整性2023/7/19137软件开发语言C的设计目标就是保留对机器的最直接的控制能力，C++继承了C同时又增加了提供多范式编程的能力而使C++可以胜任所有静态语言的工作。所以C++很复杂也很强大。Java抛弃了对机器的直接控制和多范式编程的能力而把语言的简洁性看成是至高无上的（玩笑：极力讨好程序员，不管机器在后面多干了多少活）。而C#基本与Java站在同一个位置但稍稍向C++折衷了一点点。所以Java/C#很单纯。2023/7/19138汇编语言80x86微处理器以非常高的速度执行指令序列。很少会碰到执行速度很慢、但又不包含循环的程序。因为导致程序性能问题的主要来源就是循环，当想要改善程序性能时，首先要想到改善循环。虽然讨论如何编写高效率的程序不在本章讨论范围之内，但如果注意了下面几点，在程序中使用循环时就可以去掉许多不必要的指令，减少执行一次循环的时间，从而改善程序性能。2023/7/19139反向执行循环

因为80x86标志位的特性，如果循环计数从某个数递减(或递增)到0，循环执行的效率会更高一些。注意，有些值看上去是正数，但实际上是负数。如果循环控制变量是一个8位的字节，那么128～255范围的值就是负数；类似地，对于16位的值，处于32768～65535范围内的也是负数。因此对于循环控制变量，如果是129～255或32769～65535中的任何值，都会导致循环执行一次就结束。如果不注意这点的话，会给您带来很多麻烦。

2023/7/19140循环不变计算循环不变计算(loopinvariantcomputation)就是在循环过程中始终产生相同结果的计算。根本没有必要将这样的计算放在循环中，可以在循环外面计算，然后在循环内部引用计算所得的值。通过去掉循环中的不变计算以及不必要的存储器访问(尤其是在对于一组嵌套循环中的内层循环)可以很大程度地改进程序性能。

2023/7/19141循环展开对于小循环——也就是循环体只包含少数几条语句的循环，为了处理循环而付出的系统开销可能占整个循环执行时间的很大一部分。注意，在超标量80x86(奔腾或更新的)芯片中，使用了分支预测硬件(branchpredictionhardware)和其他技术来提高性能。在这样的系统中，循环展开实际会使代码变得更慢，因为这些处理器已经对小循环的执行进行了优化。

2023/7/19142必须仔细分析您的代码，保证性能提升的幅度确实值得牺牲代码的可读性。很多时候，汇编程序员牺牲了代码的可读性，产生了难以理解的代码，却没有获得性能的提高。

2023/7/19143C、C++语言——一个有趣的比喻有个卖油翁倒油非常娴熟，不用漏斗可以快速得把油准确无误得倒进瓶里，并且不会溅出瓶外，干净利索；

这就象低级语言，如C语言，简单直接，所有的操作都在眼前，看起来一切都在自己掌握之中。

可惜这要求你要象那个卖油翁那样熟练掌握才能达到那样的效果，而大多数人往往会洒得一地都是，更不要说什么效率了。

为了让平常人也能倒好油，前人发明了漏斗这样的简单工具（如C++），发展到现在的自动装油机，只需轻轻按一个按钮，就能准确无误高效得装好一瓶油还自动盖好盖子，所有操作都在内部完成，（如STL，或现在流行的快速开发工具）。

2023/7/19144JAVAJava在九十年代中期出现以后，在赢得赞叹的同时，也引来了一些批评。赢得的赞叹主要是Java的跨平台的操作性，即所谓的”WriteOnce,RunAnywhere”.但由于Java的性能和运行效率同C相比，仍然有很大的差距，从而引来了很多的批评。对于服务器端的应用程序，由于不大涉及到界面设计和程序的频繁重启，Java的性能问题看似不大明显，从而一些Java的技术，如JSP,Servlet,EJB等在服务器端编程方面得到了很大的应用，但实际上，Java的性能问题在服务器端依然存在。2023/7/19145程序设计的方法和模式一个良好的