接口性能优化方案

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原创最新推荐文章于 2026-02-11 00:18:57 发布 1.1k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

聊聊接口性能优化的11个小技巧前言接口性能优化对于从事后端开发的同学来说，肯定再熟悉不过了，因为它是一个跟开发语言无关的公共问题。该问题说简单也简单，说复杂也复杂。有时候，只需加个索引就能解决问题。有时候，需要做代码重构。有时候，需要增加缓存。有时候，需要引入一些中间件，比如mq。有时候，需要需要分库分表。有时候，需要拆分服务。等等。。。导致接口性能问题的原因千奇百怪，不同的项目不同的接口，原因可能也不一样。本文我总结了一些行之有效的，优化接口性能的办法，给有需要的朋友一个参考。 1.索引阅读详情

本文简单列举了几种从代码层面尽可能的解决接口性能的方案

大家如果还有什么更好的或者其他的方案，欢迎评论补充，相互学习

总共有以下几种：

索引
sql的优化
远程调用时的优化
对重复查询数据库情况的处理
异步处理
避免大事务
锁粒度
分页
缓存

索引

在使用索引时，首先应注意以下几个问题：

sql语句查询时，在关键字段、需要添加索引的字段是否添加了索引
加的索引是否生效、要注意没生效的情况
是否选错索引

常见的索引失效原因：

sql的优化

在写sql语句时，有很多方式和技巧，这里就不赘述了，简单用个思维导图列举一下。

远程调用时的优化

很多时候，我们需要在某个接口中调用其他服务的接口。

比如有这样的业务场景：

在用户信息查询接口中需要返回：用户名称、性别、等级、头像、积分、成长值等信息。

而用户名称、性别、等级、头像在用户服务中；积分在积分服务中；成长值在成长值服务中。

于是，查询用户信息需要调用用户服务，积分查询接口要调用积分服务，成长值查询接口要调用成长值服务。然后汇总数据统一返回

调用过程如下：

调用远程接口总耗时 530ms = 200ms + 150ms + 180ms

显然这种串行调用远程接口性能是非常不好的，调用远程接口总的耗时为所有的远程接口耗时之和。

那么如何优化远程接口性能呢？

有两种方式可以处理：

并行调用
使用redis保存冗余数据

并行调用

这里并行调用我们使用CompletableFuture

CompletableFuture相对来说比较灵活

调用远程接口总耗时 200ms = 200ms（即耗时最长的那次远程接口调用）

在java8之前可以通过实现Callable接口，获取线程返回结果。

java8以后通过CompletableFuture类实现该功能。我们这里以CompletableFuture为例：

public UserInfo getUserInfo(Long id) throws InterruptedException, ExecutionException {
    final UserInfo userInfo = new UserInfo();
    
    CompletableFuture userFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        getRemoteUserAndFill(id, userInfo);
        return Boolean.TRUE;
    }, executor);
 
    CompletableFuture bonusFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        getRemoteBonusAndFill(id, userInfo);
        return Boolean.TRUE;
    }, executor);
 
    CompletableFuture growthFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        getRemoteGrowthAndFill(id, userInfo);
        return Boolean.TRUE;
    }, executor);
    
    CompletableFuture.allOf(userFuture, bonusFuture, growthFuture).join();
 
    userFuture.get();
    bonusFuture.get();
    growthFuture.get();
 
    return userInfo;
}

//这两种方式别忘了使用线程池。示例中我用到了executor，表示自定义的线程池，为了防止高并发场景下，出现线程过多的问题。

redis保存冗余数据

上面说到的用户信息查询接口需要调用用户查询接口、积分查询接口和成长值查询接口，然后汇总数据统一返回。

那么，我们能不能把数据冗余一下，把用户信息、积分和成长值的数据统一存储到一个地方，比如：redis，存的数据结构就是用户信息查询接口所需要的内容。然后通过用户id，直接从redis中查询数据出来，不就可以了？

如果在高并发的场景下，为了提升接口性能，远程接口调用大概率会被去掉，而改成保存冗余数据的数据异构方案

但需要注意的是，如果使用了数据异构方案，就可能会出现数据一致性问题。

用户信息、积分和成长值有更新的话，大部分情况下，会先更新到数据库，然后同步到redis。但这种跨库的操作，可能会导致两边数据不一致的情况产生

对重复查询数据库情况的处理

对数据库的多次请求调用，无疑是非常耗时的，那么对于这种情况可以使用以下这几种方式的处理

循环查询数据库改为批量查询一次

public List<User> queryUser(List<User> searchList) {
    if (CollectionUtils.isEmpty(searchList)) {
        return Collections.emptyList();
    }
 
    List<User> result = Lists.newArrayList();
    searchList.forEach(user -> result.add(userMapper.getUserById(user.getId())));
    return result;
}

这里如果有50个用户，则需要循环50次，去查询数据库，其实每查询一次数据库，就是一次远程调用。
如果查询50次数据库，就有50次远程调用，这是非常耗时的操作。

优化方案：
提供一个根据用户id集合批量查询用户的接口，只远程调用一次，就能查询出所有的数据
注意：id集合的大小要做限制，最好一次不要请求太多的数据。要根据实际情况而定，建议控制每次请求的记录条数在500以内
public List<User> queryUser(List<User> searchList) {
    if (CollectionUtils.isEmpty(searchList)) {
        return Collections.emptyList();
    }
    List<Long> ids = searchList.stream().map(User::getId).collect(Collectors.toList());
    return userMapper.getUserByIds(ids);
}

死循环

while(true) {
    if(condition) {
        break;
    }
    System.out.println("do samething");
}

这里使用了while(true)的循环调用，这种写法在CAS自旋锁中使用比较多。
当满足condition等于true的时候，则自动退出该循环。
如果condition条件非常复杂，一旦出现判断不正确，或者少写了一些逻辑判断，就可能在某些场景下出现死循环的问题。
出现死循环，大概率是开发人员人为的bug导致的，不过这种情况很容易被测出来。

递归

public void printCategory(Category category) {
  if(category == null 
      || category.getParentId() == null) {
     return;
  } 
  System.out.println("父分类名称："+ category.getName());
  Category parent = categoryMapper.getCategoryById(category.getParentId());
  printCategory(parent);
}

无限递归没有设置终止条件的话，会导致内存溢出
建议写递归方法时，设定一个递归的深度，比如：分类最大等级有4级，则深度可以设置为4。
然后在递归方法中做判断，如果深度大于4时，则自动返回，这样就能避免无限循环的情况。

异步处理

当我们做接口性能优化，需要重新梳理一下业务逻辑，看看是否有设计上不太合理的地方。

比如有个用户请求接口中，需要做业务操作，发站内通知，和记录操作日志。为了实现起来比较方便，通常我们会将这些逻辑放在接口中同步执行，势必会对接口性能造成一定的影响。

接口内部流程图如下：

仔细梳理一下业务逻辑，会发现只有业务操作才是核心逻辑，其他的功能都是非核心逻辑。

在这里有个原则就是：核心逻辑可以同步执行，同步写库。非核心逻辑，可以异步执行，异步写库。

上面这个例子中，发站内通知和用户操作日志功能，对实时性要求不高，即使晚点写库，用户无非是晚点收到站内通知，或者运营晚点看到用户操作日志，对业务影响不大，所以完全可以异步处理

异步的方式主要有两种：多线程和mq

多线程

这里使用线程池的方式操作多线程

发站内通知和用户操作日志功能，被提交到了两个单独的线程池中。

这样接口中重点关注的是业务操作，把其他的逻辑交给线程异步执行，这样改造之后，让接口性能瞬间提升了。

但使用线程池有个问题就是：如果服务器重启了，或者是需要被执行的功能出现异常了，无法重试，会丢数据。

那么这个问题该怎么办呢？

mq

对于发站内通知和用户操作日志功能，在接口中并没真正实现，它只发送了mq消息到mq服务器。然后由mq消费者消费消息时，才真正的执行这两个功能。

这样改造之后，接口性能同样提升了，因为发送mq消息速度是很快的，我们只需关注业务操作的代码即可

具体mq的实现可以参考各个mq的实现逻辑，这里就不展示代码示例了

避免大事务

很多小伙伴在使用spring框架开发项目时，为了方便，喜欢使用@Transactional注解提供事务功能。

没错，使用@Transactional注解这种声明式事务的方式提供事务功能，确实能少写很多代码，提升开发效率。

但也容易造成大事务，引发其他的问题。

下面用一张图看看大事务引发的问题：

如何优化大事务：

少用@Transactional注解
将查询(select)方法放到事务外
事务中避免远程调用
事务中避免一次性处理太多数据
有些功能可以非事务执行
有些功能可以异步处理

锁粒度

在某些业务场景中，为了防止多个线程并发修改某个共享数据，造成数据异常。

为了解决并发场景下，多个线程同时修改数据，造成数据不一致的情况。通常情况下，我们会加锁。

但如果锁加得不好，导致锁的粒度太粗，也会非常影响接口性能。

所以一定要根据业务场景谨慎并且合理的进行锁设计，后续可以使用压测工具进行测试

示例如下：

synchronized

在java中提供了synchronized关键字给我们的代码加锁。

通常有两种写法：在方法上加锁和在代码块上加锁。

先看看如何在方法上加锁：

1、在方法上加锁
public synchronized doSave(String fileUrl) {
    mkdir();
    uploadFile(fileUrl);
    sendMessage(fileUrl);
}
这里加锁的目的是为了防止并发的情况下，创建了相同的目录，第二次会创建失败，影响业务功能。
但这种直接在方法上加锁，锁的粒度有点粗。因为doSave方法中的上传文件和发消息方法，是不需要加锁的。只有创建目录方法，才需要加锁。
我们都知道文件上传操作是非常耗时的，如果将整个方法加锁，那么需要等到整个方法执行完之后才能释放锁。显然，这会导致该方法的性能很差，变得得不偿失

2、在代码块上加锁
public void doSave(String path,String fileUrl) {
    synchronized(this) {
      if(!exists(path)) {
          mkdir(path);
       }
    }
    uploadFile(fileUrl);
    sendMessage(fileUrl);
}
这样改造之后，锁的粒度一下子变小了，只有并发创建目录功能才加了锁。而创建目录是一个非常快的操作，即使加锁对接口的性能影响也不大。
最重要的是，其他的上传文件和发送消息功能，任然可以并发执行。
当然，这种做在单机版的服务中，是没有问题的。但现在部署的生产环境，为了保证服务的稳定性，一般情况下，同一个服务会被部署在多个节点中。如果哪天挂了一个节点，其他的节点服务任然可用。
多节点部署避免了因为某个节点挂了，导致服务不可用的情况。同时也能分摊整个系统的流量，避免系统压力过大。
同时它也带来了新的问题：synchronized只能保证一个节点加锁是有效的，但如果有多个节点如何加锁呢?
答：这就需要使用：分布式锁了。目前主流的分布式锁包括：redis分布式锁、zookeeper分布式锁 和 数据库分布式锁。
由于zookeeper分布式锁的性能不太好，真实业务场景用的不多，这里先不讲

3、redis分布式锁
在分布式系统中，由于redis分布式锁相对于更简单和高效，成为了分布式锁的首先，被我们用到了很多实际业务场景当中
public void doSave(String path,String fileUrl) {
  try {
    String result = jedis.set(lockKey, requestId, "NX", "PX", expireTime);
    if ("OK".equals(result)) {
      if(!exists(path)) {
         mkdir(path);
         uploadFile(fileUrl);
         sendMessage(fileUrl);
      }
      return true;
    }
  } finally{
      unlock(lockKey,requestId);
  }  
  return false;
}
跟之前使用synchronized关键字加锁时一样，这里锁的范围也太大了，换句话说就是锁的粒度太粗，这样会导致整个方法的执行效率很低。
其实只有创建目录的时候，才需要加分布式锁，其余代码根本不用加锁。
优化：
public void doSave(String path,String fileUrl) {
   if(this.tryLock()) {
      mkdir(path);
   }
   uploadFile(fileUrl);
   sendMessage(fileUrl);
}
 
private boolean tryLock() {
    try {   
    String result = jedis.set(lockKey, requestId, "NX", "PX", expireTime);
    if ("OK".equals(result)) {
      return true;
    }
  } finally{
      unlock(lockKey,requestId);
  }  
  return false;
}
上面代码将加锁的范围缩小了，只有创建目录时才加了锁。这样看似简单的优化之后，接口性能能提升很多。
redis分布式锁虽说好用，但它在使用时，有很多注意的细节，隐藏了很多坑，如果稍不注意很容易踩中。

3、数据库分布式锁
mysql数据库中主要有三种锁：
表锁：加锁快，不会出现死锁。但锁定粒度大，发生锁冲突的概率最高，并发度最低。
行锁：加锁慢，会出现死锁。但锁定粒度最小，发生锁冲突的概率最低，并发度也最高。
间隙锁：开销和加锁时间界于表锁和行锁之间。它会出现死锁，锁定粒度界于表锁和行锁之间，并发度一般。

并发度越高，意味着接口性能越好。
所以数据库锁的优化方向是：优先使用行锁，其次使用间隙锁，再其次使用表锁

分页处理

查询的数据量太大，可以分页后再处理

有时候我会调用某个接口批量查询数据，比如：通过用户id批量查询出用户信息，然后给这些用户送积分。

但如果你一次性查询的用户数量太多了，比如一次查询2000个用户的数据。参数中传入了2000个用户的id，远程调用接口，会发现该用户查询接口经常超时。

调用代码如下：

List users = remoteCallUser(ids);

众所周知，调用接口从数据库获取数据，是需要经过网络传输的。如果数据量太大，无论是获取数据的速度，还是网络传输受限于带宽，都会导致耗时时间比较长。

这样的情况可以使用分页处理：将一次获取所有的数据的请求，改成分多次获取，每次只获取一部分用户的数据，最后进行合并和汇总。

处理这个问题，要分为两种场景：同步调用和异步调用。

同步调用，使用分页优化

如果需要获取2000个用户的信息，它要求只要能正确获取到数据就好，对获取数据的总耗时要求不太高。

但对每一次对数据库的调用耗时有要求，不能大于500ms，不然会有邮件预警。

这时，我们可以同步分页调用批量查询用户信息接口

List<List<Long>> allIds = Lists.partition(ids,200);
for(List<Long> batchIds:allIds) {
   List<User> users = remoteCallUser(batchIds);
}
代码中使用google的guava工具中的Lists.partition方法，用它来做分页简直太好用了，不然要巴拉巴拉写一大堆分页的代码。

异步调用

如果需要获取2000个用户的信息，它考虑的就需要更多一些。

除了需要考虑查询数据库的耗时之外，还需要考虑该接口的总耗时，也不能超时500ms。

这时候用上面的同步分页请求远程接口，肯定是行不通的。

那么，只能使用异步调用了

List<List<Long>> allIds = Lists.partition(ids,200);
final List<User> result = Lists.newArrayList();
allIds.stream().forEach((batchIds) -> {
   CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
        result.addAll(remoteCallUser(batchIds));
        return Boolean.TRUE;
    }, executor);
})
使用CompletableFuture类，多个线程异步调用远程接口，最后汇总结果统一返回

缓存

解决接口性能问题，加缓存是一个非常高效的方法。

但不能为了缓存而缓存，还是要看具体的业务场景。毕竟加了缓存，会导致接口的复杂度增加，它会带来数据不一致问题。

在有些并发量比较低的场景中，比如用户下单，可以不用加缓存。

还有些场景，比如在商城首页显示商品分类的地方，假设这里的分类是调用接口获取到的数据，但页面暂时没有做静态化。

如果查询分类树的接口没有使用缓存，而直接从数据库查询数据，性能会非常差。

那么如何使用缓存呢？

redis

通常情况下，我们使用最多的缓存可能是：redis和memcached。

但对于java应用来说，绝大多数都是使用的redis，所以接下来我们以redis为例。

由于在关系型数据库，比如：mysql中，菜单是有上下级关系的。某个四级分类是某个三级分类的子分类，这个三级分类，又是某个二级分类的子分类，而这个二级分类，又是某个一级分类的子分类。

这种存储结构决定了，想一次性查出这个分类树，并非是一件非常容易的事情。这就需要使用程序递归查询了，如果分类多的话，这个递归是比较耗时的。

所以，如果每次都直接从数据库中查询分类树的数据，是一个非常耗时的操作。

这时我们可以使用缓存，大部分情况，接口都直接从缓存中获取数据。操作redis可以使用成熟的框架，比如：jedis和redisson等。

用jedis伪代码如下：

String json = jedis.get(key);
if(StringUtils.isNotEmpty(json)) {
   CategoryTree categoryTree = JsonUtil.toObject(json);
   return categoryTree;
}
return queryCategoryTreeFromDb();
先从redis中根据某个key查询是否有菜单数据，如果有则转换成对象，直接返回。如果redis中没有查到菜单数据，则再从数据库中查询菜单数据，有则返回。
此外，我们还需要有个job每隔一段时间，从数据库中查询菜单数据，更新到redis当中，这样以后每次都能直接从redis中获取菜单的数据，而无需访问数据库了。

二级缓存

上面的方案是基于redis缓存的，虽说redis访问速度很快。但毕竟是一个远程调用，而且菜单树的数据很多，在网络传输的过程中，是有些耗时的。

有没有办法不经过请求远程，就能直接获取到数据呢？

答：使用二级缓存，即基于内存的缓存。

除了自己手写的内存缓存之后，目前使用比较多的内存缓存框架有：guava、Ehcache、caffine等。

我们在这里以caffeine为例，它是spring官方推荐的

第一步，引入caffeine的相关jar包
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
    <version>2.6.0</version>
</dependency>

第二步，配置CacheManager，开启EnableCaching
@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig {
    @Bean
    public CacheManager cacheManager(){
        CaffeineCacheManager cacheManager = new CaffeineCacheManager();
        //Caffeine配置
        Caffeine<Object, Object> caffeine = Caffeine.newBuilder()
                //最后一次写入后经过固定时间过期
                .expireAfterWrite(10, TimeUnit.SECONDS)
                //缓存的最大条数
                .maximumSize(1000);
        cacheManager.setCaffeine(caffeine);
        return cacheManager;
    }
}

第三步，使用Cacheable注解获取数据
@Service
public class CategoryService {
   
   @Cacheable(value = "category", key = "#categoryKey")
   public CategoryModel getCategory(String categoryKey) {
      String json = jedis.get(categoryKey);
      if(StringUtils.isNotEmpty(json)) {
         CategoryTree categoryTree = JsonUtil.toObject(json);
         return categoryTree;
      }
      return queryCategoryTreeFromDb();
   }
}

调用categoryService.getCategory()方法时，先从caffine缓存中获取数据，如果能够获取到数据，则直接返回该数据，不进入方法体。

如果不能获取到数据，则再从redis中查一次数据。如果查询到了，则返回数据，并且放入caffine中。

如果还是没有查到数据，则直接从数据库中获取到数据，然后放到caffine缓存中。

具体流程图如下：