如何调查 Java 套接字程序性能问题

Question

我有两个相同的 Java 程序集 [Server.java 和 Client.java] 和 [ServerTest.java 和 ClientTest.java] 的变体。它们都做同样的事情，客户端连接到服务器并将成对的整数发送到服务器以进行相乘，并将结果返回给客户端，然后在客户端打印。每次执行 100 次。

但是，在测试版本中，我为整数对的每次传递及其乘法（执行 100 次乘法）创建并关闭一个新套接字。在普通版本中，我打开一个持久套接字并执行与客户端的所有交互，然后关闭。

直观地说，我认为创建一个持久套接字的方法比每次创建、接受和关闭一个套接字要快一些——实际上，创建、接受和关闭一个新套接字的方法明显更快。平均而言，持久套接字方法大约需要 8 秒，而每次创建一个新套接字的方法大约需要 0.4 秒。

我检查了两者的系统调用活动，发现两者之间没有什么不同。然后我在另一台计算机（macOS Sierra）上测试了相同的程序，两者之间的差异可以忽略不计。因此，问题似乎不在于应用程序代码，而在于它与操作系统的交互方式（我运行的是 Ubuntu LTS 16.04）。

有谁知道为什么这里的性能会有如此大的差异，或者如何进一步调查这个问题？在执行程序时，我还检查了系统范围的指标（内存使用率和 CPU 使用率），似乎有足够的内存并且 CPU 有足够的空闲时间。

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请参阅下面的代码 sn-p，了解两种方法的不同之处：

每次创建新套接字的方法：

// this is called one hundred times
public void listen() {
    try {
        while (true) {
            // Listens for a connection to be made to this socket.                                        
            Socket socket = my_serverSocket.accept();

            DataInputStream in = new DataInputStream(socket
                    .getInputStream());

            // Read in the numbers
            int numberOne = in.readInt();
            int numberTwo = in.readInt();

            int result = numberOne * numberTwo;
            DataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
            out.writeInt(result);
            // tidy up
            socket.close();
        }
    } catch (IOException ioe) {
        ioe.printStackTrace();
    } catch (SecurityException se) {
        se.printStackTrace();
    }
}

持久套接字方法：

public void listen() {
    try {
        while (true) {
            // Listens for a connection to be made to this socket.
            Socket socket = my_serverSocket.accept();
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                DataInputStream in = new DataInputStream(socket
                        .getInputStream());

                // Read in the numbers
                int numberOne = in.readInt();
                int numberTwo = in.readInt();

                int result = numberOne * numberTwo;
                DataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
                out.writeInt(result);
            }

            // tidy up
            socket.close();
        }
    } catch (IOException ioe) {
        ioe.printStackTrace();
    } catch (SecurityException se) {
        se.printStackTrace();
    }
}

Answer 1

您没有向我们展示发送整数进行乘法运算的代码。您是否碰巧有一个循环，在每次迭代中您发送一对并接收结果？如果是这样，请确保关闭 Nagle 算法。

Nagle 的算法试图克服“小数据包问题”，即当应用程序重复以小块形式发出数据时。这会导致巨大的开销，因为数据包标头通常比数据本身大得多。该算法本质上结合了许多小的传出消息并一次发送它们。如果没有收集到足够的数据，那么算法可能仍会发送消息，但前提是超时已过。

在您的情况下，您将小块数据写入客户端和服务器端的套接字中。数据没有立即传输。而是套接字等待更多数据到来（没有），所以每次超时都必须过去。

Answer 2

实际上，这 2 段代码之间的唯一区别不是它们如何处理传入连接（是否有一个持久套接字），不同之处在于，在你称之为“持久”的那个中，100 对数字是相乘，而在另一个中，只有一对数字相乘然后返回。这可以解释时间上的差异。