Cómo mejorar el rendimiento de las aplicaciones Java en 9 pasos

Vivir en la era digital es tanto una bendición como una frustración. Cuando las computadoras y las aplicaciones funcionan sin problemas, tendemos a darlas por sentado. Pero cuando una computadora se congela o una aplicación atasca una computadora portátil o dispositivo móvil, el bajo rendimiento aumenta el estrés.

Ya sea que sea un desarrollador que tenga acceso al código fuente o simplemente un usuario final que intente acelerar una aplicación Java irritantemente lenta, tenemos buenas noticias: hay pasos que puede seguir para mejorar el rendimiento.

¿Java es lo mismo que JavaScript??

En resumen, no; Java y JavaScript son dos tecnologías completamente diferentes. Aunque ambas son tecnologías orientadas a objetos, Java es un entorno de desarrollo en el que los programadores pueden codificar aplicaciones diseñadas para ejecutarse localmente en la memoria de un sistema.

JavaScript, por otro lado, fue diseñado para crear aplicaciones web y con frecuencia coincide con otras tecnologías web como HTML y CSS. Hoy veremos las mejores formas de mejorar el rendimiento de las aplicaciones escritas en Java, pero no JavaScript.

Causas del bajo rendimiento de la aplicación.

Las causas de una aplicación de bajo rendimiento son enormes, aunque las causas principales son un pequeño puñado de problemas. Naturalmente, las dos primeras causas son un mal diseño y una codificación inferior.

Aunque los editores de IDE y de código resaltan las pruebas y los objetos para hacerlos más legibles para los humanos, existe una brecha de comunicación entre las computadoras y los humanos. Vas a cometer errores a medida que creas una aplicación, no hay forma de evitarla.

La computadora a veces no entiende tu intención. Más bien, solo lleva a cabo las instrucciones que se le dan. Además de las fallas algorítmicas y de codificación, las deficiencias de recursos son otra causa común.

El hardware local como los ciclos de RAM y CPU afectan el rendimiento de la aplicación, al igual que otros recursos como el ancho de banda de la red. Además, tenga en cuenta que los problemas del sistema operativo local a menudo afectan el rendimiento de la aplicación.

Cómo mejorar el rendimiento de las aplicaciones Java: 9 pasos

Antes de profundizar en cada paso específico, queríamos brindarle una descripción general de alto nivel sobre cómo mejorar el rendimiento de las aplicaciones Java, de la siguiente manera:

1. Realizar perfiles y pruebas de carga – el perfil de su aplicación Java ayudará a descubrir puntos débiles y cuellos de botella.
2. Limpiar código y revisar algoritmos – el código limpio es más fácil de mantener, editar, leer y refinar; revisar sus algoritmos reduce las llamadas a funciones tautológicas.
3. Evite la recursividad cuando sea posible – la recursividad es un mal necesario en algunos casos, aunque debe usarse con moderación.
4. Actualización del hardware del sistema – el rendimiento deficiente de la aplicación puede no estar basado en códigos y algoritmos deficientes; en cambio, la causa subyacente puede estar relacionada con el sistema que ejecuta la aplicación.
5. Aumente el ancho de banda de LAN y WAN – no todas las funciones interactúan con el hardware local; Si su aplicación habla con sistemas remotos, su infraestructura de red puede ser la culpable.
6. Ordena tu sistema operativo – los sistemas operativos desordenados necesitan mantenimiento para ejecutar aplicaciones lo mejor que puedan.
7. Emplee StringBuilder para mejorar la eficiencia – las cadenas son casi inevitables en la mayoría de las aplicaciones, pero la operación “+ =” es altamente ineficiente.
8. Aproveche el almacenamiento en caché para mejorar el rendimiento – el almacenamiento en caché es una de las mejores formas de reducir la creación de instancias de objetos redundantes y las llamadas a funciones.
9. Favorecer la pila sobre el montón – la pila es más eficiente con respecto a los recursos del sistema porque se mantiene sola y libera la memoria que ocupan los objetos desaparecidos.

Dicho esto, profundicemos un poco más en cada método para mejorar el rendimiento de las aplicaciones Java.

1. Realizar perfiles y pruebas de carga

El primer paso para mejorar el rendimiento de las aplicaciones Java es identificar áreas de mejora. Sin saber dónde están los mayores problemas, intentar acelerar una aplicación es como lanzar un dardo a un tablero de dardos con los ojos vendados. Afortunadamente, existen herramientas de software que recopilan datos sobre el rendimiento de las aplicaciones..

La primera herramienta que recomendaríamos usar es el software de creación de perfiles de Java. Uno de esos ejemplos es YourKit, que es una solución apropiada tanto para empresas como para usuarios individuales. YourKit ofrece una variedad de licencias, como opciones empresariales, académicas, de código abierto y por puesto.

Sus características incluyen, entre otras, las siguientes:

• Perfiles de rendimiento de la CPU
• Perfiles de rendimiento de memoria
• Detección de fuga de memoria
• Análisis de hilos y sincronización
• Web, base de datos y pruebas de rendimiento de E / S

Esta herramienta fue diseñada para ser utilizada en sistemas locales, sistemas remotos, proyectos actualmente en desarrollo e incluso software de producción.. YourKit Sin embargo, no es el único generador de perfiles de Java de calidad y tiene una fuerte competencia de otras soluciones como EJ-Technologies, que creó el JProfiler.

Esta herramienta es muy similar a YourKit y proporciona opciones de prueba para sesiones locales y remotas, disparadores fuera de línea, comparaciones de instantáneas, seguimiento de solicitudes (HTTP, RMI, servicio web, eventos EJB, AWT, inicio de subprocesos, etc.) y creación de sondas personalizadas, entre muchas otras características. Por último, JProfiler también tiene herramientas de perfiles de hardware, hilos, telemetría y bases de datos.

2. Limpie el código y revise los algoritmos

El código fuente del software es como el primer borrador de una novela: nunca es perfecto después de la primera iteración y requiere revisiones significativas antes de que finalmente se pule. En primer lugar, debe esforzarse por escribir código limpio que esté saturado de comentarios para que pueda navegar a través de su texto y recordar fácilmente por qué cada objeto fue instanciado y por qué se llamó a cada función.

Si bien mantener el código limpio no acelerará por sí solo una aplicación Java, lo ayudará a podar de manera más eficiente el código innecesario y a buscar debilidades y redundancia en sus algoritmos. El código limpio también hace que el proceso de depuración sea más fluido y le ayuda a corregir los errores (como las pérdidas de memoria) que identificó después de la creación de perfiles y las pruebas de carga de su software.

3. Evite la recursividad cuando sea posible

La recursividad es una estrategia de programación básica en la que una función se llama a sí misma para resolver un problema. La recursión no es necesariamente malvada, sin embargo, es una espada de doble filo. Tiene beneficios y usos prácticos. Por ejemplo, la recursión hace que el código sea más limpio y compacto y reduce las iteraciones tautológicas de bucles y funciones.

Debido a que la recursividad reduce la complejidad y el volumen del código, ayuda a que una aplicación Java sea más fácil de mantener. Desafortunadamente, estos beneficios tienen el precio del rendimiento de la aplicación. Las llamadas de recursión y funciones son costosas con respecto a la velocidad y el rendimiento porque requieren funciones pop y push en la pila.

Una solución más eficiente para la recursión, por otro lado, es el bucle. Las operaciones de bucle pueden ser más difíciles de leer y se componen de más caracteres y código fuente que la recursividad, pero son preferibles cuando se debe maximizar el rendimiento de la aplicación. Puede que no siempre sea práctico renunciar a la recursión por completo, pero mitigarla lo más posible ayudará a mejorar el rendimiento de las aplicaciones Java.

4. Actualización del hardware del sistema

En la superficie, puede parecer que una aplicación Java de bajo rendimiento debe ser causada por un problema de software. Aunque parezca contra-intuitivo, la causa raíz del bajo rendimiento puede ser un problema de hardware. Ya sea que esté ejecutando una aplicación Java local o remotamente, el sistema en el que se ejecuta la aplicación Java puede no tener suficientes recursos del sistema para ejecutar el código satisfactoriamente.

El componente más fácil de actualizar que generalmente afecta directamente el rendimiento del software es la RAM. Al expandir la cantidad de memoria en su computadora, reduce la posibilidad de que el sistema se quede sin espacio de almacenamiento para los datos de la aplicación y se vea obligado a volver a usar el disco duro como RAM improvisada. Esta práctica se conoce como un archivo de página, y aunque tiene usos prácticos, los archivos de página son más indeseables para aplicaciones de alto rendimiento que la RAM porque el proceso de lectura y escritura es significativamente más lento en un disco duro.

Además, si su aplicación Java interactúa significativamente con el disco duro (como una aplicación de respaldo o sincronización de datos), actualizar el disco duro puede mejorar el rendimiento del sistema. Por ejemplo, puede actualizar a una unidad con RPM más altas para procedimientos de lectura y escritura más rápidos. Sin embargo, tenga en cuenta que los discos duros más rápidos son SSD (unidades de estado sólido) y no contienen partes móviles. Por último, algunos sistemas, pero no todos, también son capaces de expandir la CPU, aunque no es tan fácil de actualizar como la RAM.

5. Aumente el ancho de banda de LAN y WAN

Aunque el hardware local y del servidor es un componente clave de las aplicaciones Java, incluidas las aplicaciones web Java, no es el único cuello de botella potencial. Ya sea que aloje aplicaciones web Java localmente en una LAN, en una intranet o de forma remota, el ancho de banda desempeña un papel crucial con respecto a la disponibilidad y el rendimiento de sus aplicaciones, especialmente en momentos de carga máxima.

En términos generales, el ancho de banda LAN suele ser abundante y económico, mientras que el ancho de banda WAN es costoso y escaso. Sin embargo, otro tráfico LAN puede estar desplazando a la red local a la que está conectado el servidor que ejecuta aplicaciones web Java. Este problema se puede resolver de dos maneras..

Primero, puede optar por actualizar los conmutadores y la infraestructura de red local a una solución Gigabit Ethernet o 10Gigabit Ethernet para aliviar la congestión de la red. Alternativamente, podría implementar una política de calidad de servicio (QoS) que priorice el tráfico hacia y desde el servidor que aloja aplicaciones Java por encima de otros tipos de tráfico.

Además, además de aumentar el ancho de banda de la WAN (que puede requerir seleccionar un ISP diferente), puede implementar el equilibrio de carga para aprovechar mejor las conexiones redundantes del ISP. Recuerde, las aplicaciones Java de bajo rendimiento pueden no necesariamente ser causadas por problemas de software y pueden verse afectadas por la congestión de la red.

6. Ordena tu sistema operativo

Los sistemas operativos requieren limpieza y mantenimiento para funcionar al máximo rendimiento y utilizar de manera eficiente los recursos del sistema. Un sistema operativo descuidado tiene una tendencia a disminuir la velocidad y sentirse lento. Por ejemplo, es posible que tengas muchos procesos invisibles ejecutándose en segundo plano que ni siquiera sabías.

Además, el procedimiento de instalación de muchas aplicaciones agrega automáticamente un nuevo software a la lista de aplicaciones que se inician al inicio. Estas aplicaciones no solo provocan que el sistema arranque más lentamente, sino que también acaparan recursos vitales del sistema, como los ciclos de RAM y CPU, que de otro modo podrían usarse para ejecutar una aplicación Java.

La poda de procesos y aplicaciones necesarios e indeseables ayudará a ordenar su sistema operativo, al igual que ejecutar un limpiador de registro en los sistemas Windows. Un limpiador de registro puede mitigar y eliminar errores de DLL y errores de tiempo de ejecución al eliminar entradas erróneas en el registro y regenerar estructuras de índice.

Además, otra tarea de limpieza, que debe usarse con moderación, es desfragmentar su disco duro. Con el tiempo, a medida que los archivos se escriben y eliminan continuamente de un disco duro, pueden convertirse en un desorden caótico y extenso. Una herramienta de desfragmentación redondea todos sus datos y los reescribe en bloques contiguos, lo que reduce el tiempo para que el disco duro lea la información..

Pero tenga cuidado: el proceso de desfragmentación es muy exigente y exigente para el disco duro. Si lo desfragmenta diariamente, semanalmente o incluso mensualmente, disminuirá drásticamente la vida útil de su disco duro. Una frecuencia más razonable y práctica es de dos a tres veces al año..

7. Emplear StringBuilder para mejorar la eficiencia

Las cadenas son un tipo de datos común en la gran mayoría de las aplicaciones; son bastante difíciles de evitar o ignorar. Desafortunadamente, la concatenación de cadenas es tan ineficiente como frecuente. Puede parecer que la mejor manera de concatenar cadenas es con la operación “+ =”, pero esta es una operación sobreutilizada que es muy ineficiente.

El problema es que la operación “+ =” asigna una cadena completamente nueva cada vez que se usa, lo que puede crear muchos datos de cadena redundantes e innecesarios. Aunque el uso de esta operación de vez en cuando no hará que su aplicación Java se detenga, cada pequeña operación se suma. Imagine cuántas veces esta ineficiencia podría aumentarse en un bucle?

Afortunadamente, hay una alternativa más eficiente. los StringBuilder El objeto fue diseñado como una alternativa eficiente a las operaciones básicas de concatenación. Acostúmbrese a usar este tipo de datos en lugar de usar la abreviatura perezosa de la operación “+ =” si desea mejorar el rendimiento de las aplicaciones Java.

8. Explote el almacenamiento en caché para mejorar el rendimiento

El almacenamiento en caché es una de las formas más efectivas para aumentar la eficiencia de las aplicaciones Java. El concepto central del almacenamiento en caché es consolidar múltiples llamadas y funciones en un recurso reutilizable. Aunque hay muchas formas de almacenamiento en caché, cuando la mayoría de la gente aquí dice la palabra “almacenamiento en caché”, lo primero que viene a la mente es la tecnología de bases de datos.

No solo los datos contenidos en una base de datos se pueden almacenar en caché localmente para conservar el ancho de banda, sino también el alto volumen de conexiones de bases de datos que de lo contrario ralentizarían una aplicación. Sin embargo, tenga en cuenta que el almacenamiento en caché no debe usarse en exceso. Puede pensar intuitivamente que todo debe almacenarse en caché en caso de que necesite usarlo nuevamente en el futuro cercano. Sin embargo, debe asegurarse de que los datos y las conexiones que almacena en caché sean lo suficientemente numerosos como para ver un aumento en el rendimiento.

9. Favorezca la pila sobre el montón

Para mejorar el rendimiento de la aplicación Java, almacene sus datos en la pila en lugar del montón. ¿Porque preguntas? Porque usa la memoria de manera más eficiente y elimina los datos que ya han cumplido su propósito. La pila no solo usa los recursos de manera más eficiente, sino que también mantiene los gastos generales bajo control. La mejor manera de favorecer la pila sobre el montón es evitar crear instancias de clases de contenedor.

Al igual que el uso de la recursividad, no siempre es factible (o incluso posible) renunciar al uso de una clase de envoltura. Pero como regla general, debe usar de forma predeterminada tipos de datos primitivos como “int” en lugar de Integer. La cantidad de ganancias de rendimiento que puede obtener al emplear esta táctica depende de una miríada de factores. Sin embargo, favorecer la pila es una buena guía para encontrar el camino hacia el código Java más ágil y eficiente.

Existen herramientas en el mercado para ayudarlo a actualizar con éxito los parches de Java. Una de esas herramientas es Vientos solares Administrador de parches.

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Pensamientos finales

Si una aplicación Java lenta y rastrera está haciendo que te hierva la sangre, respira hondo y recuerda no golpear los puños con el teclado, solo empeorará las cosas. En cambio, respire profundamente y use uno de los métodos antes mencionados para acelerar el rendimiento de las aplicaciones Java.

Si tiene alguna historia personal o anécdotas sobre cómo acelerar las aplicaciones Java, lo invitamos a comentar a continuación..