[IBS] Java Advanced II. Высокопроизводительная Java (Павел Козлов)

​

Курс посвящен повышению производительности Java-приложений. В курсе рассматриваются различные подходы к профилированию, поиску узких мест, тюнингу виртуальной машины, настройки флагов JVM, библиотеки сериализации и кэширования, хранение данных вне кучи, бенчмаркинг, мониторинг и настройка памяти, и другие темы.

Цели

• Познакомить слушателей с современными подходами к повышению производительности Java приложений.

Целевая аудитория

• Разработчики Java
• Архитекторы Java

Предварительная подготовка

• Уверенное владение Java

Спойлер: Разбираемые темы

Модуль 1. Обзор тюнинга производительности (теория - 3 ч. + практика - 3 ч.)

• Общие практики;
• Стратегии тюнинга производительности;
• Метрики производительности;
• Как повысить производительность?
• Инструменты для измерения производительности;
• JMeter;
• Нагрузочное тестирование с помощью JMeter;
• Как повысить производительность с помощью архитектуры?
• Повышение производительности с помощью архитектуры: потоки, очереди, микросервисы, облака;
• Лучшие практики для улучшения производительности кода.

Модуль 2. Алгоритмы GC (теория - 6 ч.)

• Использование памяти Java-объектами;
• Общие подходы и алгоритмы сборщиков мусора;
• Сборщик мусора Serial GC;
• Сборщик мусора Parallel GC;
• Сборщик мусора CMS;
• Сборщик мусора G1;
• Сборщик мусора Shenandoah;
• Тюнинг сборщиков мусора;
• Инструменты сбора и анализа метрик о сборке мусора;
• Выбор оптимального сборщика мусора.

Модуль 3. JIT-компилятор HotSpot (практика - 3 ч. + теория - 2 ч.)

• JIT компиляция;
• Java байт-код;
• Многослойная компиляция;
• Кэш кода и его тюнинг;
• Оптимизация кода;
• Деоптимизация кода и когда она происходит;
• Инструмент JITWatch для анализа результатов компиляции;
• Виды оптимизаций;
• Спекулятивные оптимизации;
• Настройка компилятора;
• AOT компиляция;
• GraalVM.

Модуль 4. Флаги JVM (теория - 3 ч.)

• Назначение и категории флагов JVM;
• Общие флаги;
• Флаги, связанные со строками;
• Флаги управления памятью;
• Safepoints и флаги, связанные с ними;
• TLAB и флаги, связанные с ними;
• План тюнинга JVM.

Модуль 5. Тестирование производительности алгоритмов (benchmarking) с помощью JMH (практика - 2 ч.)

• Что такое benchmarking;
• Знакомство с JMH;
• API JMH;
• Нетривиальные примеры;
• Применение JMH на практике.
• Домашняя работа (2 ч).

Модуль 6. Использование памяти вне кучи (off-heap memory) и эффективные структуры данных (теория - 2 ч. + практика 2 ч.)

• Что такое sun.misc.Unsafe;
• Методы Unsafe;
• Производительность нативной памяти;
• Создание структур данных в нативной памяти;
• Оценка производительности нативной памяти и сравнение с памятью в куче;
• Примитивные коллекции;
• Денормализация данных;
• Перспективный Foreign Memory Access API.

Модуль 7. Сериализация и сетевая структура (теория - 3 ч.)

• Сериализаторы JSON (GSON, Jackson);
• Двоичные сериализаторы (Protobuf, Jackson Smile, Kryo, FST, One NIO);
• Сравнение производительности различных сериализаторов;
• Производительность сети при подключении через различные протоколы: HTTP/REST, TCP, Async TCP, RSocket, Netty server/client.

Модуль 8. Профилирование Java (теория - 3 ч. + практика - 2 ч.)

• Когда и как делать профилирование?
• Сэмплирующие и инструментирующие профайлеры;
• Использование Java VisualVM для профилирования;
• Профилирование с помощью Spring AOP;
• Профилирование с помощью IDEA и async profiler;
• Java Flight Recorder;
• Анализ логов Java Flight Recorder с помощью Mission Conrol;
• Создание и логгирование кастомных событий JFR ;
• Использование Java агентов для внедрения в код и записи любых событий в Java Flight Recorder;
• Написание программ для автоматического анализа логов JFR;
• Сбор и анализ SQL запросов с помощью JFR;
• Сбор и анализ REST запросов с помощью JFR;
• Средства управления производительностью приложений;
• Использование Glowroot для профилирования и анализа SQL-запросов и REST-запросов.

Модуль 9. Мониторинг и анализ данных кучи. Утечки памяти (теория - 3 ч.)

• Инструменты для анализа динамической памяти;
• Признаки утечек памяти;
• Основные причины утечек памяти;
• Поиск и обнаружение утечек памяти;
• Слабые и фантомные ссылки;
• Инструменты IDEA для анализа дампов кучи;
• Асинхронный профайлер для анализа потребления памяти;
• Использование числа генераций профайлера VisualVM для обнаружения утечек памяти;
• Использование MissionControl/JFR для автоматического анализа утечек памяти;
• Анализатор памяти Eclipse – анализ знаменателей и кучи.

Модуль 10. Кэширование в приложениях Java (теория - 3 ч.)

• Шаблоны кеширования;
• Кеширование HTTP запросов;
• Конфигурация библиотек кеширования;
• Популярные библиотеки кэширования: EhCache, Caffeine;
• Кеширование сервисного уровня;
• Кеширование Spring сервисов;
• Буферизация ввода/вывода;
• Кэш процессора и непрерывная область памяти;
• Кэширование JPA/Hibernate;
• Приложения, использующие кэши разных уровней.