性能优化这个话题可大可小。从大的方面来说，在系统设计之初，需要考虑硬件的选择，操作系统的选择，基础软件平台的选择;从小到方面来说，每个子系统的设计，算法选择，代码怎么写，如何使用编译器的选项，如何发挥硬件的***性能等等。本系列关注的是在给定硬件平台，给定操作系统和基础软件平台的情况下，如何优化代码，简而言之，就是关注小的方面。

在给定硬件平台的情况下，如何发挥硬件的***效能?前提是需要对硬件平台很熟悉。如何分离硬件相关代码和硬件无关的代码是一个很重要的技能。针对某一硬件平台优化固然是好，但是如果代码都是硬件相关的，就失去了可移植性，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

• 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
• 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
• 可移植：隔离硬件相关的代码，尽量使用统一的API
• 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tradeoff，不能一意孤行。

性能优化的目标是什么?不外乎两个：

• 时间性能：减小系统执行的时间
• 空间性能：减小系统占用的空间

那么我们优化的策略，首先就是对系统进行分解，测量：

• 分解：系统包含的子系统，执行路径，函数，指令等等
• 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(这里需要指出的是，消耗时间最长的函数并不一定就是优化的对象，这个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)。

对于单核和多核的优化，有什么不同?以cache miss为例，在单核上

• I-cache miss的原因是什么?一是代码路径太长，以至于超出了cache的容量，cache需要替换;二是 多个执行路径之间相互交替，cache需要替换;三是I-cache, D-cache互相踩。(对于i-cache的优化，基本上没有什么可遵循的规则。最有效的还是：一，减少无用的代码;二，减少冗余的代码;三，减少函数调用的开销;4，快速路径短小精干，相关代码相邻;5，相关代码放到一个段里面等等)
• D-cache miss的原因是什么?一是数据结构太大，超出了cache的容量(大数组，长链表都会有这个问题，比较之下，还是数组更让人放心一点);二是多个数据结构之间相互踩(问题是一个执行路径，需要访问那么多数据吗?如果是，这个路径是不是太复杂了一点);三是D-cache和I-cache的冲突(这个不好说，系统里面会出现这种模式的cache miss吗?)

在多核上，cache miss会有什么新的特点?

• I-cache miss：多核有独立的L1 cache，共享的L2/L3 cache。如果多条执行路径同时进行，cache的冲突几率就会增大。但是这是没办法的事情，总不能什么事都不做吧。所以，对i-cache的优化，关注快速路径就可以了，不要把精力都花费在这个上面
• D-cache miss：锁，原子操作，伪共享等都会引起多核上的D-cache miss。这是多核优化时需要关注的重点。优化的策略也很直接，就是尽量减少锁，原子操作，伪共享等。多核的所有冲突都是由共享引起的，所以要区分出哪些是必须共享的，哪些是可以per thread的。并行优化与应用有关，需要注意的是，优化是否对所有用例都有效?做不好，可能顾此失彼。

性能优化必备技能

• 熟悉系统执行路径：可以通过读代码或者使用profiling工具学习代码，要思考执行路径上不合理的地方，看看哪里可以减少，哪里可以合并。熟悉系统执行路径是性能优化的基础。
• 熟悉测量工具：顺手的工具必不可少
• 常用的代码优化技巧和策略：针对不同的语言，不同的平台，使用与之相应的技巧和策略

学习性能优化是一个不断积累的过程，在这个过程中，总结和学习自己用的顺手的工具和技巧，不断尝试，不断思考，就会有收获。

原文：性能优化的方法和技巧：总结

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