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[자바 성능 튜닝 이야기] 읽고난 후

TutleKing 2022. 10. 7. 23:25

자바 성능 튜닝 이야기 (이상민 저) 를 읽고 난 후의 감상평 및 정리를 해보고자 합니다.

 

어중간한 지식으로 프로그래밍을 하며 List를 선언해도 자동 완성으로 불러지는 아무거나를 사용하고

for 와 if로 하면 프로그램은 만들 수 있다 라는 말도안되는 자만에 빠져 초짜 중의 초짜 포지션을 못 벗어나고 있습니다.

 

그래서 이런 모습에서 벗어나보고자 똑똑한 선배님들이 본인의 경험을 아주 이쁘게 기록해두신 기술 도서를 읽어보자 라고 생각을 하고 

책을 빌릴 겸 찾다가 책 제목과 목차에 이끌려 해당 책을 읽게 되었습니다. 

 

아래는 책을 읽으며 정리할 만한 내용을 정리해두었습니다.

 

GC와 JVM 내부 동작은 저와 같은 시작하는 사람에게는 어려운 내용이라 좌절하기 전에 덮었습니다. 😂 

다음에 더 읽어보도록 하겠습니다!

  • 디자인 패턴 (추가 조사 필요)
    • Business delegate
    • Session Facade
    • Data Access Object
      • Database에서 커넥션을 하나만 두고(싱글톤), 여러 사용자가 DAO의 인터페이스를 사용하여 필요한 자료에 접근하도록
    • Service Locator
    • Transfer Object
    • Templete Method
      • 어떤 작업을 처리하는 일부분을 서브 클래스로 캡슐화해 전체 구조는 바꾸지 않으면서 역할을 수행하도록 하는 패턴 
      • 실제 동작은 인터페이스를 상속받은 메서드에서 구현하고 인터페이스는 큰 틀만 잡아 주도록 함 
      • 상속을 통해 부모 클래스의 기능을 확장할 때 사용하는 가장 대표적인 패턴
      • 일부는 추상 메서드나 오버라이딩이 가능한 메서드로 구현 
        • method 1은 public abstract String method1();
        • method 2는 public String method2();
    • Factory Method 
      • 객체 생성 처리를 서브 클래스로 분리해 처리하도록 캡슐화하는 패턴
        • 객체생성을 직접 하지 않고 하위 클래스가 어떤 객체를 생성할지 결정하도록 위임하는 패턴
        • 템플릿 메소드 패턴을 활용 하여 오버라이드된 메서드가 객체를 반환하는 패턴 
      • 생성자 호출을 다른 메서드를 만들어서 진행 
        • 이렇게 될 경우 사용자는 생성자 호출의 내용을 몰라도 나오는 결과 만으로 사용 할 수 있음(캡슐화)
  • String 쓰기를 자제하자
    1. StringBuffer : ThreadSafe 하다
    2. StringBuilder : 단일 스레드에서의 안정성만을 보장한다
    3. 아래 코드는 새로운 String 객체가 만들어지면서 더해지므로 GC의 대상이 되어 응답 속도와 메모리에 영향을 준다.
    String a ="";
a += "1";
a += "2";
    • 결론
      • String은 짧은 문자열을 더할 경우 사용한다
      • StringBuffer는 스레드에 안전한 프로그램이 필요할 때나, 개발 중인 시스템의 부분이 스레드에 안전한지 모를 경우 사용하면 좋다. 만약 클래스에 static으로 선언한 문자열을 변경하거나, singleton으로 선언된 클래스에 선언된 문자열일 경우에는 이 클래스를 사용해야만 한다.
      • StringBuilder는 스레드에 안전한지의 여부와 전혀 관계없는 프로그램을 개발할때 사용하면 좋다. 만약 메서드 내에 변수를 선언했다면, 해당 변수는 그 메서드 내에서만 살아있으므로, StringBuilder를 사용하면 된다.
      • 자바가 발전하면서 String + String 의 성능이 좋아졌다고 한다. 
        • 디컴파일 하여 확인 필요~
  • 속도 측정
    1. APM 혹은 프로파일링 툴을 사용하면 좋지만 복잡하고 비용이 듦
    2. System.currentTimeMillis()
      1. 1970년 1월 1일 부터의 시간을 long 타입으로 반환
      2. 나노 보다 느림
        1. 클래스가 로딩되면서 성능 저하도 발생하고
        2. JIT Optimizer가 작동되면서 성능 최적화도 되기 때문에
    3. System.nanoTime()
      1. 실제 시간측정용은 해당 메소드를 사용하는게 더 정확함
  • 자료구조 어떤걸 써야하나?
    • Sun(자바 만든 곳)에서 추천하는 클래스
      • Set - HashSet
      • List - ArrayList
      • Map - HashMap
      • Queue : LinkedList
    • Collection
      • Set : 중복없는 집합 객체
        1. HashSet : 데이터를 해쉬 테이블에 담는 클래스로 순서 없이 저장
        2. TreeSet : red-black 트리에 데이터를 담음, 값에 따라 순서 보장(정렬로 인해서 성능 저하)
          1. 내구 구현 인터페이스 중 NavigableSet이 있는데 해당 인터페이스는 특정 값보다 큰,작은 값을 추출하는 메서드를 선언 해놓음
          2. 데이터를 순서에 따라 탐색하는 작업이 필요할 때는 TreeSet을 사용
        3. LinkedHashSet : 해쉬 테이블에 담지만 저장된 순서에 따라 저장됨
      • 데이터 크기를 알고 있을 경우, 객체 생성시 크기를 미리 지정하는 것이 성능상 유리
Set의 동작시간 (문자열 더하기 - 이하 동일)
읽기 평균 동작 시간(ms) : HashSet(32) = LinkedHashSet < TreeSet(841)
저장 평균 동작 시간(ms) : HashSet(375) < LinkedHashSet(378) < TreeSet(1249)

 

      • List : 중복이 허용되는 집합 객체 (크기가 자동으로 증가되는 배열)
        1. Vector : 크기를 따로 지정할 필요가 없는 배열 클래스
          1. ArrayList와 성능 차이가 나는 이유 : 내부의 get() 메서드에 syncronized가 선언 되어 있음
        2. ArrayList : 벡터와 비슷하지만, 동기화 처리가 되어있지 않음
        3. LinkedList : 어레이 리스트와 비슷하지만 Queue 인터페이스를 구현했기 때문에 FIFO 큐 작업을 수행한다.
          1. Queue 인터페이스를 상속 받으므로 인해 동작 속도가 느림
          2. peek()메서드 와 poll()메서드를 사용하면 빠른 성능으로 사용 가능
      • 삭제에서는 ArrayList 와 Vector가 처음 부터 시작하면 느렸고 마지막 부터 삭제를 진행했으면 빨랐다. LinkedList는 동일
List 동작시간
읽기 평균 동작 시간 : ArrayList(4) < Vector(105) < LinkedList(1512)
저장 평균 동작 시간 : ArrayList(28) < Vector(31) < LinkedList(40)
      • Queue
        1. PriorityQueue : 큐에 추가된 순서와 상관 없이 먼저 생성된 객체가 먼저 나오도록 되어있다.
        2. LinkedBlockingQueue : 저장할 데이터의 크기를 선택적으로 정할 수 있는 FIFO 기반의 링크노드를 사용하는 블로킹 큐
        3. ArrayBlockingQueue : 저장되는 데이터의 크기가 정해져 있음
        4. PriorityBlockingQueue : 저장되는 데이터의 크기가 정해져있지 않고, 객체의 생성 순서에 따라 순서가 저장되는 블로킹큐
        5. DelayQueue : 큐가 대기하는 시간을 지정하여 처리
        6. SynchronousQueue : put() 메서드를 호출하면, 다른 스레드에서 take() 메서드가 호출 될 때까지 대기하도록 되어 있는 큐, 해당 큐에는 데이터가 저장되어 있지 않다.
      • Blocking queue : 크기가 지정되어 큐에 더이상 공간이 없을 시, 공간이 생길 때 까지 대기
  •  
    • Map : 키와 값의 쌍으로 구성된 객체의 집합 (중복 불허) : 컬렉션 아님
      1. HashTable : 데이터를 해쉬 테이블에 담는 클래스, 내부에서 관리하는 해쉬 테이블 객체가 동기화 되어있으므로 동기화가 필요하면 해당 클래스를 사용하면 됨
      2. HashMap ; HashTable과 비슷한데, null을 허용한다는 것과 동기화가 되지 않는 다는 차이점이 있다.
      3. TreeMap : red-black 트리에 데이터 저장, TreeSet과 다른점은 키에 의해 순서가 정해짐.
      4. LinkedHashMap : hashmap 과 거의 동일하고 , Double linkedlist 방식을 사용한다.
Map 동작시간
읽기 평균 동작 시간 : HashMap < LinkedHashMap < Hashtable < TreeMap
  • for 루프를 빠르게 하는 방법
    • if vs switch
      • if : 아주 큰 성능저하가 생긴다고 보기엔 어렵다
      • switch : if보다 가독성이 좋기 때문에 사용을 추천하고, 숫자들이(case안의 실행문..?) 정렬되어 있을때 빠르게 실행된다.
    • for vs while
      • while은 무한루프에 빠질 수도 있기 떄문에 for문을 사용하는 것을 추천한다.
      • for 추천 사용법
        • list.size()를 for문의 조건으로 넣고 사용하지 않기
        int size = list.size();
for(int i=0;i<size;i++)
        • For-each는 처음부터 마지막 값까지 사용해야할때 사용하는 것이 좋다.
  • static 사용법
    • static을 사용하면 동일한 주소 값을 가진 객체 혹은 클래스가 만들어지기 때문에 조심해야함
    • GC의 동작에서 제외됨
      • 메모리 릭 발생 가능성 농후
    • 잘 사용하는 방법
      1. 자주 사용하고 절대 변하지 않는 변수는 final static으로 선언
        1. 여러 객체에서 한번에 접근해도 문제가 없음
      2. 설정 파일 정보도 static으로 관리하면 좋음
      3. 코드성 데이터는 DB에서 한번 만 읽기 (잘 변하지 않는 데이터들)
        1. 생성될때 1회만 실행하는 상황에서 좋음
  • 클래스 정보 확인
    • reflection 클래스
      1. 클래스
      2. 메소드
      3. 필드
    • this.getClass().getSimpleName()
      • 이 코드는 getClass() 실행시 Class 객체를 만들고 이름을 가져오는 메소드를 사용
      • 클래스 이름으로 equals를 사용하기 보단 instanceof를 사용하는 것을 권장
  • synchronized 잘 사용하기
    • 메소드 및 동작의 동기화를 위해 사용하는 식별자로 특정 부분만 지정할 수 있다.
    • 언제 동기화를 사용하는 것이 좋을까? → 해당 경우가 아니면 굳이 사용할 필요 없음
      • 하나의 객체를 여러 스레드에서 동시에 사용할 경우
      • static으로 선언한 객체를 여러 스레드에서 동시에 사용할 경우
    • 중요한 코드라고 해서 & 스레드 사이에서 잘 동작해야한다고 해서 무분별한 synchronized 를 막 쓰지 말자
  • 로그 잘 사용하기
    • System.out.println() → slf4j 사용
      • System.out.println() 은 내용이 완전히 프린트 되거나 저장 될 때 까지 대기 할 수 밖에 없다
      • 그러므로 애플리케이션에서는 대기시간이 발생 할 수 밖에 없다 -> 성능 저하!!
      • 사용하려면 if(trace == true) 이런식으로 사용해서 쓰는게 좋음
  • 스프링
    • Dependency Injection(의존성 주입)
      • 어떤 객체가 필요로 하는 객체를 자기 자신이 직접 생성하여 사용하는 것이 아니라 외부에 있는 다른 무언가로부터 필요로하는 객체 주입을 받는 기술이다.
      public class A {
		private B b = new B();
} //잘못된 예 

      public class A {
		private B b;
		public A(B b){
            this.b = b;
		}
} // 의존성 주입을 위한 코드
    • Aspect Oriented Programming(관점 지향 프로그래밍)
      • OOP를 더 OOP스럽게 만들어주는 기술
      • 비슷한 코드 블럭을 실제 비즈니스 로직과 분리할 수 있도록 도와주는 기술
      • AspectJ 라는 프레임워크를 사용
    • Portable Service Abstraction
      • 비슷한 기술을 모두 아우를 수 있는 추상화 계층을 제공하여, 사용하던 기술이 변경되더라도 비즈니스 로직의 변화가 없도록 도와준다.
  • DB
    • Connection 과 Connection Pool
      • DB를 사용 하여 쿼리문을 실행 시킬 때, 자바코드에서 가장 소요시간이 긴 부분이 Connection 부분이다. (DB와 WAS가 통신해야하기 때문에)
      • 그러므로 Connection 객체를 생성하는 부분에서 발생하는 대기 시간을 줄이고, 네트워크의 부담을 줄이기 위해서 사용하는 것이 DB Connection Pool 이다.
  • 안드로이드에서 자바 성능 개선 (잘 써먹어보기)
    • 구글에서 권장하는 방법
      • Avoid creating unnecessary objects
        • String 대신 StringBuffer 사용
        • Integer 배열 대신 int 배열 사용 (오토박싱 때문에 성능저하)
        • 다차원 배열 대신 1차원 배열 사용
이렇게 작은 부분부터 신경써서 개발해야 객체가 적게 생성되고 GC도 적게 발생한다
      • Prefer static over virtual
        • static을 적절히 사용하자
        • 인스턴수 변수에 접근할 일이 없을 경우엔 static메서드를 선언하여 호출하는 것이 15~20%의 성능 개선이 발생 할 수 있다.
      • Use static final for constant
        • 상수에는 static final을 사용하자
        • static으로 선언 할 때, 저장되고 참조되는 위치가 달라진다.
        • Static final이 접근 속도가 훨신 빠르다
      • Avoid internal getters/setters
        • inner class 내부에서는 getter와 setter 사용을 피하자
        • 인스턴수 변수에 직접 접근하는 것이 게터, 세터 메서드를 사용하는 것보다 빠르다.
        • JIT 컴파일러가 적용 안 될 경우 3배, 될 경우 7배
      • Use Enhanced For loop syntax
        • 개선된 for (foreach)을 사용하자
        • Iterable 인터페이스를 사용하는 대부분의 Collection에서 제공하는 클래스들은 전통적인 for루프를 사용하는 것 보다는 for-each 루프를 사용하는 것이 성능상 유리하다
        • 하지만 ArrayList는 전통적인 for루프가 개선된 for문보다 3배 빠르다
      • Consider package instead of Private access with Private inner classes
        • private한 inner 클래스의 private 접근을 피하자
        • Inner class를 감싸고 있는 class에서 private 으로 선언한 변수에 접근하려고 하면 접근이 가능하다
        • 이것은 자동으로 private 변수에 접근 할 수 있도록 하는 메서드를 만들어서 사용하므로 성능이 저하 된다.
      • Avoid using Floating-point
        • 안드로이드 기기에서는 정수 연산보다 소수점 연산이 2배 느리다
        • double 보다 float가 2배의 저장공간을 사용한다. float 사용하기
      • Know and Use the libraries
        • 라이브러리를 알고 사용하자
        • ex : 배열 복사시 System.arraycopy() 메서드를 사용하면 루프를 사용하여 복사하는 것보다 9배 이상 빠르다
      • Use native methods carefully
        • Native 메서드는 유의해서 사용하자
        • 안드로이드 NDK를 사용한 Native 코드 호출 할 시, 신중하게 접근해야함
          • JIT 컴파일러가 최적화를 못할 수도..

 

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