Preface 前言

性能是軟件非功能特性的基本面

性能是軟件系統的一種質量屬性，可以定義為“軟件系統與其環境交互以獲得價值和避免損失的程度”。性能就是在空間資源和時間資源有限的條件下，衡量軟件系統正常工作的概率或程度。

狹義上講，軟件系統的性能優化指的是在盡可能少地占用系統資源的前提下，盡可能提高運行速度。

本書首先從性能優化的認知和方法論開始介紹，然后介紹如何建立性能測試與評估的體系。巴斯、克萊門茨和凱茲曼在《軟件架構實踐》一書中提到，性能是指軟件系統滿足時間需求的能力。相較國外性能方面的經典著作，本書的重點放在軟件系統層面，如對網絡、通信、客戶端、單服務實體、數據庫等方面的性能約束特點進行闡述，提出具體的優化方法與策略，并深入剖析緩存系統、消息隊列在性能優化中的應用。

本書還通過具體的實踐案例（如智能音箱、商城、營銷紅包、交易系統等）介紹各種性能設計與優化方法的應用，并解讀全鏈路觀測和壓測的具體實現方法與應用場景，最后介紹云原生技術對性能的影響。

本書提出性能優化的點、線、面、體方法。其中，“點”指的是代碼中的單個語句或函數，可以通過代碼級別的優化來提升性能；“線”指的是代碼中的執行路徑，可以通過對算法和數據結構的優化來提升性能；“面”則上升到模塊、子系統級別；“體”則指的是整個系統，可以通過整體性優化來提升性能。

筆者認為，性能是軟件非功能特性的基本面。軟件性能與穩定性、容量、可用性、擴展性、成本都存在一定的關系。性能低下，系統會被拖慢，服務會堵塞，此時穩定性是一個問題。同時還容易出現級聯故障，可用性本身也會受影響。另外，性能與成本、擴展性的關系尤其大。我們知道，對于無狀態服務，可以通過添加服務節點的方式來實現持續擴展以滿足業務需求。但是，每一個節點都會有成本。通過對設計方案和代碼的優化，需要擴展的節點數量可能大大減少，從而降低成本。單節點的容量會大幅度提升。

回到實際工作場景，如高管看報表場景，雖然此時容量低，并發低，用戶量很少，但是必須高性能，需要在1s內打開頁面并完成渲染，同時要求數據有足夠高的準確性。而商品秒殺場景，用戶量巨大，需要確保不超賣（數據準確性控制），系統能良好地提供服務（可用性）、快速響應用戶，不能被拖垮（高性能+高穩定性）。

沒有絕對的好設計，只有適合的設計，因此往往需要在設計上進行取舍。比如數據一致性和可用性之間的取舍：在分布式系統中，為了保證數據的一致性，在進行數據更新時需要等待所有副本都更新完成才能返回響應，這會影響系統的可用性。為了提高系統的可用性，雖然可以采用異步復制的方式，即在更新主副本后，異步更新其他副本，但會犧牲數據的一致性。另外，還有數據一致性和性能之間的取舍、可用性和性能之間的取舍等。

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