什么是性能优化？

　　一、什么是性能优化？

　　性能优化，就是在不影响系统正确运行的前提下，使之运行得更快，完成特定功能所需的时间更短。

　　性能优化大到要在系统设计之初就考虑硬件、操作系统和基础软件平台等方面的选择；小到要考虑每个子系统的设计、算法选择、代码编写、编译器使用的选项、如何发挥硬件的最大性能等。

　　只有对硬件平台足够熟悉，才能把硬件的最大效能发挥出来。另外，如何把硬件相关代码和硬件无关代码分离是一个很重要的技能。如果代码都是与硬件相关的，针对某一硬件平台优化就失去了可移植性，而且软件的性价比不一定高。

　　性能优化只是系统的一个方面，它会和系统的其他要求有冲突，比如以下这些要求：

　　（1）可读性：性能优化不能影响可读性，看起来不怎么漂亮的代码，没有人愿意维护。

　　（2）模块化：性能优化往往需要打破模块的边界，想想这是否值得。

　　（3）可移植：隔离硬件相关的代码，尽量使用统一的API。

　　（4）可维护：许多性能优化的技巧，会导致后来维护代码的人崩溃。

　　需要在性能优化和上述的几个要求之间做出trade off，不能一意孤行。

　　二、性能优化的目标

　　性能优化的目标无非是以下这两个：

　　1.时间性能：减小系统执行的时间

　　2.空间性能：减小系统占用的空间

　　因此优化的策略就是对系统进行分解、测量：（1）分解：系统包含的子系统，执行路径，函数，指令等；（2）测量：每个子系统，执行路径，函数，指令所花费的时间和空间。

　　然后，选取执行次数最多、消耗时间最长的函数进行优化(但消耗时间最长的函数不一定就是优化的对象，这需要放到某个执行路径上去考察，优化最常使用的执行路径)。

　　三、性能优化的三个层次

　　（1）系统层次：关注系统的控制流程和数据流程，优化主要考虑如何减少消息传递的个数;如何使系统的负载更加均衡;如何充分利用硬件的性能和设施;如何减少系统额外开销(比如上下文切换等)。

　　（2）算法层次：关注算法的选择(用更高效的算法替换现有算法，而不改变其接口);现有算法的优化(时间和空间的优化);并发和锁的优化(增加任务的并行性，减小锁的开销);数据结构的设计(比如lock-free的数据结构和算法)。

　　（3）代码层次：关注代码优化，主要是cache相关的优化(I-cache,D-cache相关的优化);代码执行顺序的调整;编译优化选项;语言相关的优化技巧等等。

　　性能优化需要相关的工具支持，这些工具包括编译器的支持、CPU的支持、以及集成到代码里面的测量工具等。这些工具主要目的是测量代码的执行时间以及相关的cache miss,cache hit等数据，也可以帮助开发者定位和分析问题。

　　四、性能优化和性能设计

　　性能优化和性能设计的比较：性能设计包含了设计、编码、测试的整个环节，是产品生命周期的第一个阶段;而性能优化，通常是在现有系统和代码基础上所做的改进，属于产品生命周期的后续几个阶段(假设产品有多个生命周期)。所以，性能优化不是重新设计，而是在现有的产品和代码上进行优化。

　　性能优化的方法和技巧可以指导性能设计，但两者的方法和技巧不能等同。两者关注的对象也不同。性能设计是从正向考虑问题：如何设计出高效，高性能的系统;而性能优化则相反，是从反向考虑问题：在出现性能问题时，如何定位和优化性能。性能设计考验的是开发者正向建设的能力，而性能优化考验的是开发者反向修复的能力。这两者可以互补。

　　五、性能优化的重要性

　　性能优化可以提高下载和运行的速率，从而减少用户的流失。据统计，71%的用户期望移动页面跟PC页面一样快，74%的用户能容忍的响应时间最多为5秒，所以我们必须保证移动端页面要有足够快的速度，即以最快的速度做出响应。