年薪80W的架构师总结：性能优化其实不难，记住这十条策略就够了 _架构

上一篇文章，我们聊了性能优化的六大原则。原则有了，但是在针对实际的性能问题的时候，用什么样的解决方案才可以提升性能呢？这就需要你了解具体的优化策略了。
现实中的性能问题和具体领域千差万别，我也不可能面面俱到。但是为了帮助你理解，我总结了十大常用的优化策略。

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我将这十大策略分成五个类别，每个类别对应两个相关策略，帮助你掌握。这五个类别是：时空相互转换、并行 / 异步操作、预先 / 延后处理、缓存 / 批量合并、算法设计和数据结构。我们现在一个个来讲。
一、时空转换第一个策略类别是“时空转换” 。我们看科幻电影和小说的时候，经常会看到时空转换这个题材。性能优化里面有两个策略恰好组成了这个类别，包括“用时间换空间”和“用空间换时间”这两个看似互相对立的策略。
1. 用时间换空间
用时间换空间的策略，出发点是内存和存储这样的“空间”资源，有时会成为最稀缺的资源，所以需要尽量减少占用的空间。比如，一个系统的最大性能瓶颈如果是内存使用量，那么减少内存的使用就是最重要的性能优化。
这个策略具体的操作方法有几种：

改变应用程序本身的数据结构或者数据格式，减少需要存储的数据的大小；
想方设法压缩存在内存中的数据，比如采用某种压缩算法，真正使用时再解压缩；
把一些内存数据，存放到外部的、更加便宜的存储系统里面，到需要时再取回来。

这些节省内存空间的方法，一般都需要付出时间的代价。
除了内存，还有一种常见的场景是，降低数据的大小来方便网络传输和外部存储。压缩的方法和算法有很多种，比如现在比较流行的 ZStandard（ZSTD）和 LZ4 。这些算法之间有空间和时间的取舍。
衡量任何压缩算法，基本上看三个指标：压缩比例、压缩速度以及使用内存。
如果系统的瓶颈在网络传输速度或者存储空间大小上，那就尽量采取高压缩比的算法，这样用时间来换空间，就能够节省时间或者其他方面的成本。
2. 用空间换时间
“用空间换时间”就是对“用时间换空间”策略反其道而行之。有些场景下，时间和速度更加重要，但是空间尚有富余，这时我们就可以考虑用空间来换时间。
这里要注意的一点是，我们后面还会讲一条关于使用缓存的策略。虽然缓存的策略理论上也是一种“空间换时间”的方式，但我们在这里把它分开来讲，这是因为缓存策略的“空间”定义与一般的“空间换时间”不同。一般来讲， “缓存”使用的空间，和原来的空间不在同一个层次上，添加的缓存往往比原来的空间高出一个档次。而我们这里“空间换时间”的策略，里面的“空间”是和原来的空间相似的空间。
互联网的服务往往规模很大，比如全国的服务甚至是全球的服务。用户分布在各地，它们对访问时间的要求很高，这就要求被访问的数据和服务，要尽量放在离他们很近的地方。“空间换时间”就是对数据和服务进行多份拷贝，尽可能地完美覆盖大多数的用户。我们前面讲过的 CDN 内容分发网络技术就可以归类于此。
其实我们部署的任何大规模系统，都或多或少地采用了用空间换时间的策略，比如在集群和服务器间进行负载均衡，就是同时用很多个服务器（空间）来换取延迟的减少（时间）。
二、预先和延后处理优化策略的第二大类是“预先和延后处理” ，这一类别也有两个互相对立的策略。一个是预先或者提前处理，另外一个是延后或者惰性处理。
3. 预先 / 提前处理
预先 / 提前处理策略同样也表现在很多领域，比如网站页面资源的提前加载。Web 标准规定了至少两种提前加载的方式：preload 和 prefetch ，分别用不同的优先级来加载资源，可以显著地提升页面下载性能。