SSM 框架性能优化:数据库连接池(Druid/HikariCP)、缓存、SQL 优化

好的,没问题!请允许我化身一位在 SSM 框架的性能优化道路上摸爬滚打多年的“老司机”,用幽默风趣的语言,带你一起探索数据库连接池、缓存和 SQL 优化这些“老生常谈”却又至关重要的性能提升技巧。

SSM 框架性能优化:让你的网站跑得像飞一样!

各位看官,大家好!今天咱们要聊聊 SSM 框架的性能优化。这可是个大课题,往小了说,它决定了你做的网站能不能流畅运行;往大了说,它关乎用户体验,甚至直接影响公司的收益!别紧张,咱们一步一个脚印,把这事儿掰开了、揉碎了,保证你听得懂、学得会,用得上!

一、数据库连接池:给你的数据库“加油站”

想象一下,你的网站就像一辆跑车,数据库就是提供动力的发动机。每次用户访问,都需要从数据库获取数据,就像跑车需要加油一样。如果每次都临时去建一个数据库连接,用完就扔,那效率简直低到爆!这就像跑车每次都要临时搭建一个加油站,加完油就拆掉,你觉得这跑车能跑得快吗?

所以,我们需要一个“加油站”,也就是数据库连接池。连接池会预先建立一些数据库连接,放在那里待命。当需要连接时,直接从池子里取一个,用完再放回去,避免了频繁创建和销毁连接的开销。

1. Druid:阿里巴巴的“秘密武器”

Druid 是阿里巴巴开源的一款数据库连接池,功能强大,监控完善,简直是“居家旅行、必备良药”。

  • 优点:

    • 监控功能强大:可以监控 SQL 执行情况、连接池状态等。
    • 防御 SQL 注入:可以有效防止 SQL 注入攻击。
    • 扩展性好:可以方便地扩展和定制。
  • 缺点:

    • 相对 HikariCP 来说,性能稍逊。

如何使用 Druid?

(1)引入 Maven 依赖:

<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>druid</artifactId>
    <version>1.2.24</version>
</dependency>

(2)配置 Druid 数据源:

在 Spring 的配置文件中,配置 Druid 数据源:

<bean id="dataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource"
      init-method="init" destroy-method="close">
    <property name="url" value="${jdbc.url}"/>
    <property name="username" value="${jdbc.username}"/>
    <property name="password" value="${jdbc.password}"/>
    <property name="driverClassName" value="${jdbc.driverClassName}"/>

    <!-- 配置初始化大小、最小、最大 -->
    <property name="initialSize" value="5"/>
    <property name="minIdle" value="5"/>
    <property name="maxActive" value="20"/>

    <!-- 配置获取连接等待超时的时间 -->
    <property name="maxWait" value="60000"/>

    <!-- 配置间隔多久才进行一次检测,检测需要关闭的空闲连接,单位是毫秒 -->
    <property name="timeBetweenEvictionRunsMillis" value="60000"/>

    <!-- 配置一个连接在池中最小生存的时间,单位是毫秒 -->
    <property name="minEvictableIdleTimeMillis" value="300000"/>

    <property name="validationQuery" value="SELECT 1"/>
    <property name="testWhileIdle" value="true"/>
    <property name="testOnBorrow" value="false"/>
    <property name="testOnReturn" value="false"/>

    <!-- 打开PSCache,并且指定每个连接上PSCache的大小 -->
    <property name="poolPreparedStatements" value="true"/>
    <property name="maxPoolPreparedStatementPerConnectionSize" value="20"/>

    <!-- 配置监控统计拦截的filters,去掉后监控界面sql无法统计 -->
    <property name="filters" value="stat"/>
</bean>

常用参数解释:

参数名 描述
url 数据库连接 URL
username 数据库用户名
password 数据库密码
driverClassName 数据库驱动类名
initialSize 初始化连接数
minIdle 最小空闲连接数
maxActive 最大连接数
maxWait 获取连接等待超时时间(毫秒)
timeBetweenEvictionRunsMillis 检测空闲连接的时间间隔(毫秒)
minEvictableIdleTimeMillis 连接在池中最小生存时间(毫秒)
validationQuery 用于验证连接是否有效的 SQL
testWhileIdle 检测空闲连接时是否进行验证
testOnBorrow 获取连接时是否进行验证
testOnReturn 归还连接时是否进行验证
poolPreparedStatements 是否开启 PSCache (PreparedStatement Cache)
maxPoolPreparedStatementPerConnectionSize 每个连接上 PSCache 的大小
filters 配置监控统计拦截的 filters

2. HikariCP:速度与激情的代表

HikariCP 是一款高性能的数据库连接池,以其轻量级和速度著称,是很多追求极致性能的项目的首选。

  • 优点:

    • 性能极佳:在各种基准测试中,HikariCP 都表现出色。
    • 轻量级:代码量少,资源占用低。
    • 配置简单:易于上手。
  • 缺点:

    • 监控功能相对较弱。

如何使用 HikariCP?

(1)引入 Maven 依赖:

<dependency>
    <groupId>com.zaxxer</groupId>
    <artifactId>HikariCP</artifactId>
    <version>5.1.0</version>
</dependency>

(2)配置 HikariCP 数据源:

<bean id="dataSource" class="com.zaxxer.hikari.HikariDataSource">
    <property name="driverClassName" value="${jdbc.driverClassName}"/>
    <property name="jdbcUrl" value="${jdbc.url}"/>
    <property name="username" value="${jdbc.username}"/>
    <property name="password" value="${jdbc.password}"/>

    <property name="maximumPoolSize" value="20"/>
    <property name="minimumIdle" value="5"/>
    <property name="connectionTimeout" value="30000"/>
    <property name="idleTimeout" value="600000"/>
    <property name="maxLifetime" value="1800000"/>
</bean>

常用参数解释:

参数名 描述
driverClassName 数据库驱动类名
jdbcUrl 数据库连接 URL
username 数据库用户名
password 数据库密码
maximumPoolSize 最大连接数
minimumIdle 最小空闲连接数
connectionTimeout 获取连接超时时间(毫秒)
idleTimeout 连接空闲超时时间(毫秒)
maxLifetime 连接最大生命周期(毫秒)

选择哪个连接池?

  • 如果对性能要求非常高,而且对监控要求不高,可以选择 HikariCP。
  • 如果需要更全面的监控功能,可以选择 Druid。

二、缓存:让你的数据“飞”起来!

数据库连接池解决了连接的问题,但每次都从数据库读取数据,还是慢!就像你每次想看一本书,都要跑去图书馆借,看完再还,多麻烦!如果能把常用的书放在手边,随时翻阅,那效率就大大提高了。

缓存就是这个“手边的书”。它把常用的数据存储在内存中,下次需要时直接从内存读取,速度比从数据库读取快得多。

1. 一级缓存:MyBatis 的“贴心小棉袄”

MyBatis 默认开启了一级缓存,它存在于 SqlSession 的生命周期中。也就是说,在同一个 SqlSession 中,如果执行相同的查询语句,MyBatis 会直接从一级缓存中获取结果,而不会再次访问数据库。

注意: 一级缓存的作用范围比较小,只在同一个 SqlSession 中有效。

2. 二级缓存:更广阔的舞台

二级缓存的作用范围更大,它存在于 SqlSessionFactory 的生命周期中。也就是说,不同的 SqlSession 可以共享二级缓存中的数据。

如何开启二级缓存?

(1)在 MyBatis 的配置文件中开启二级缓存:

<settings>
    <setting name="cacheEnabled" value="true"/>
</settings>

(2)在 Mapper 文件中配置缓存:

<cache
    eviction="LRU"
    flushInterval="60000"
    size="1024"
    readOnly="true"/>

常用参数解释:

参数名 描述
eviction 缓存回收策略(LRU:最近最少使用,FIFO:先进先出,SOFT:软引用,WEAK:弱引用)
flushInterval 刷新间隔时间(毫秒)
size 缓存最多存储的对象个数
readOnly 是否只读(只读的缓存会返回相同的实例,非只读的缓存会返回对象的拷贝)

(3)在需要使用缓存的 SQL 语句上配置 useCache="true"

<select id="selectUserById" parameterType="int" resultType="User" useCache="true">
    SELECT * FROM user WHERE id = #{id}
</select>

3. 集成第三方缓存:Ehcache、Redis

MyBatis 自带的二级缓存功能比较简单,如果需要更强大的缓存功能,可以集成第三方缓存,例如 Ehcache 和 Redis。

  • Ehcache: 一款纯 Java 的进程内缓存,速度快,配置简单。

  • Redis: 一款高性能的 Key-Value 存储系统,支持多种数据结构,可以作为分布式缓存使用。

以 Redis 为例:

(1)引入 Maven 依赖:

<dependency>
    <groupId>org.mybatis.caches</groupId>
    <artifactId>mybatis-redis</artifactId>
    <version>1.0.0-RC2</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>4.3.1</version>
</dependency>

(2)在 MyBatis 的配置文件中配置 Redis 缓存:

<cache type="org.mybatis.caches.redis.RedisCache">
    <property name="host" value="127.0.0.1"/>
    <property name="port" value="6379"/>
</cache>

缓存策略的选择:

  • 对于访问频率高、更新频率低的数据,可以使用缓存。
  • 对于实时性要求高的数据,不适合使用缓存。
  • 根据业务场景选择合适的缓存策略和缓存实现。

三、SQL 优化:让你的 SQL “跑”得更快!

数据库连接池和缓存可以提升性能,但如果 SQL 语句本身写得不好,也会拖慢整个系统的速度。就像你的跑车有了好发动机和好油,但如果路况不好,也跑不快。

*1. 避免 `SELECT `:只取需要的字段**

SELECT * 会查询所有字段,即使你只需要几个字段,也会把所有数据都取回来,浪费资源。应该只查询需要的字段,例如:

-- 优化前
SELECT * FROM user WHERE id = 1;

-- 优化后
SELECT id, name, email FROM user WHERE id = 1;

2. 使用 WHERE 子句:缩小查询范围

WHERE 子句可以缩小查询范围,减少需要处理的数据量。

3. 使用索引:加速查询

索引就像书的目录,可以帮助数据库快速找到需要的数据。

  • 创建索引:
CREATE INDEX idx_name ON user (name);
  • 选择合适的索引:

    • 经常被查询的字段应该创建索引。
    • 索引不宜过多,过多的索引会影响写入性能。
  • 避免索引失效:

    • 避免在 WHERE 子句中使用函数。
    • 避免在 WHERE 子句中使用 !=<>
    • 避免使用 OR 连接多个条件,可以使用 UNION 代替。
    • 模糊查询时,避免使用 LIKE '%xxx%',可以使用 LIKE 'xxx%'

4. 优化 JOIN 查询:减少数据量

JOIN 查询用于连接多个表的数据。如果 JOIN 查询写得不好,会导致数据量爆炸,影响性能。

  • 尽量使用 INNER JOIN INNER JOIN 只返回匹配的行,效率比 LEFT JOINRIGHT JOIN 高。

  • 使用 ON 子句:ON 子句中使用索引字段,可以加速 JOIN 查询。

  • 减少 JOIN 的表数量: 尽量减少 JOIN 的表数量,可以将多个查询拆分成单个查询。

5. 批量操作:减少网络开销

如果需要插入或更新大量数据,可以使用批量操作,减少网络开销。

  • MyBatis 批量插入:
<insert id="batchInsert" parameterType="java.util.List">
    INSERT INTO user (name, email) VALUES
    <foreach collection="list" item="user" separator=",">
        (#{user.name}, #{user.email})
    </foreach>
</insert>
  • JDBC 批量插入:
String sql = "INSERT INTO user (name, email) VALUES (?, ?)";
try (PreparedStatement ps = connection.prepareStatement(sql)) {
    for (User user : users) {
        ps.setString(1, user.getName());
        ps.setString(2, user.getEmail());
        ps.addBatch();
    }
    ps.executeBatch();
}

6. 使用 EXPLAIN 分析 SQL 语句:

EXPLAIN 命令可以分析 SQL 语句的执行计划,帮助你找到性能瓶颈。

EXPLAIN SELECT * FROM user WHERE name = '张三';

7. 数据库设计:合理的数据表结构

好的数据库设计是性能优化的基础。

  • 避免冗余字段: 冗余字段会增加数据存储空间,影响查询性能。

  • 合理的数据类型: 选择合适的数据类型,可以减少数据存储空间,提高查询效率。

  • 范式化: 遵循数据库范式,可以减少数据冗余,提高数据一致性。

总结:

SSM 框架的性能优化是一个综合性的工作,需要从数据库连接池、缓存和 SQL 优化等多个方面入手。

  • 选择合适的数据库连接池,可以提高连接的效率。
  • 使用缓存,可以减少数据库访问次数,提高响应速度。
  • 优化 SQL 语句,可以减少数据库的负担,提高查询效率。
  • 合理地进行数据库设计,可以从根本上提升系统性能。

希望这篇文章能帮助你在 SSM 框架的性能优化道路上更进一步! 记住,优化是一个持续的过程,需要不断地学习和实践。 加油,各位! 让我们一起打造高性能的网站!

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