1前言
1.1优化目标
人脸识别（FaceRecognition）服务运行在Windows系统的bat文件中，其计算量非常大，运行耗时也比较长（10-20小时），并且在Java程序中使用Runtime执行命令，比直接运行cmd命令耗时更多，因此必须采取必要的手段对整个Server进行优化。主要优化目标是降低Java程序中的执行时间，以提高吞吐率。--------------------------------------分割线 --------------------------------------编写高质量代码 改善Java程序的151个建议 PDF高清完整版 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-06/103388.htmJava 8简明教程 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-03/98754.htmJava对象初始化顺序的简单验证 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-02/96220.htmJava对象值传递和对象传递的总结 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-12/76692.htmJava对象序列化ObjectOutputStream和ObjectInputStream示例 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-08/68360.htm--------------------------------------分割线 --------------------------------------
1.2系统环境
1.2.1硬件环境
| Server类型 | 虚拟机 |
| CPU | 1核，Intel（R） Xeon（R） CPU E5603 @ 1.60GHz |
| 内存 | 3GB |
1.2.2软件环境
| 操作系统 | Windows XP Pro Version 2002 SP3 |
| Tomcat | apache-tomcat-7.0.47-windows-x86 |
| JDK | jdk1.7.0_04 |
1.3潜在优化点分析
下面，搭建模拟环境，分析潜在的优化点。
1.3.1加大Java VM内存
加内存，catalina.bat中加上Java VM参数：
| set JAVA_OPTS=-Xms1024m -Xmx1024m -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=256m |
下面是Tomcat添加JVM参数之后的对比结果（测试ffmpeg命令）：
| 默认内存（64M） | 85 s |
| 加大内存（1024M） | 85 s |
可见，优化内存，基本无效。
1.3.2优化执行命令的Java方法
仍然采用上面的测试例子，不同方法的执行时间对比如下：
| 命令行中直接执行bat文件 | 69s |
| 使用RunTime，不加cmd /c start | 104s |
| 使用RunTime，加cmd /c start，内存为64M | 85s |
| 使用RunTime，加cmd /c start，内存加大到512M | 85s |
| 使用processBuilder，不加cmd /c start | 88s |
| 使用processBuilder，加cmd /c start | 87s |
| 使用processBuilder，加cmd /c | 87s |
优化后，运行时间提升幅度为（104-85）/104*100%=18.27%。
1.3.3屏蔽输出
| 直接执行，输出信息 | 80s |
| 直接执行，不输出信息 | 72s |
优化后，运行时间提升幅度为（80-72）/80*100%=10%。
1.3.4CPU优化
优化后，运行时间提升幅度为（292-69）/292*100%=76.37%。
1.3.5Java Runtime优化
在Java程序中使用Runtime执行操作系统命令的时候，发现java程序的CPU占用率高达66%，而执行的命令程序只占33%，因此需要考虑优化Runtime方法的执行。优化方法：将执行命令的方法中启动的两个用于读取输出和错误流的线程去掉，改为直接读取这两个流，而不是启动2个线程。优化前后对比如下：
| 测试项 | 优化前 | 优化后 |
| Linux | 直接在cmd中执行耗时 | 347s | 344s |
| 在Java中使用Runtime执行耗时 | 728s | 353s |
| CPU占用率 | ffmpeg：33%Javaw：66% | ffmpeg：66%Javaw：33% |
| Windows | 直接在cmd中执行耗时 | 87s | 86s |
| 在Java中使用Runtime执行耗时 | 107s | 88s |
| CPU占用率 | ffmpeg：20%Javaw：40% | ffmpeg：40%Javaw：0% |
优化后，运行时间提升到和直接执行命令相当的水平。
2优化过程
搭建测试环境记录命令行上的执行时间；记录Java程序中的执行时间；按照优化点分析进行优化，分别记录优化之后的执行时间；生成优化报告，并记录详细的优化步骤，供后续使用。
2.1搭建测试环境
1）搭建人脸识别的运行环境。2）由于人脸识别步骤耗时较长，为了便于快速进行优化测试，准备一个24秒长的电影片段，总共包含4个人脸，并且每一帧都会有至少一个人脸。
2.2在命令行中执行
在CMD中执行下面的命令，以手动启动人脸检测步骤。
| C:Face.bat Y:FaceRecognitionDispatcherMoviesface.avi |
记录命令执行前后的时间如下：
| The current time is: 18:11:04.52The current time is: 18:19:29.09 |
总计执行504秒。
2.3在Java程序中执行
Java程序中采用“Runtime.getRuntime（）.exec（cmd）”的方式执行Windows操作系统的DOS命令，其中命令前面加上“cmd /c start”参数，以提高执行效率。记录命令执行前后的时间如下：
| The current time is: 13:54:15The current time is: 14:21:12 |
总计执行1617秒。
2.4性能优化
2.4.1内存优化
将默认的64M内存加大为1024M。在catalina.bat中加上Java VM参数：
| set JAVA_OPTS=-Xms1024m -Xmx1024m -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=256m |
记录命令执行前后的时间如下：
| The current time is: 14:27:23The current time is: 14:50:18 |
总计执行1375秒。
2.4.2屏蔽输出
将人脸识别bat文件中输出全部屏蔽掉，在bat文件中每个命令的后面加上“> nul”参数。记录命令执行前后的时间如下：
| The current time is: 15:17:09The current time is: 15:39:15 |
总计执行1326秒。
2.4.3CPU优化
只增加CPU数量，不增加CPU主频将原来的1核CPU扩展到8核CPU。CPU配置为：Intel（R） Xeon（R） CPU E5603 @ 1.60GHz。记录命令执行前后的时间如下：
| The current time is: 21:51:55The current time is: 22:00:38 |
总计执行523秒。
既增加CPU数量，又增加CPU主频将原来的1核CPU扩展到32核CPU。CPU配置由1.60GHz变为2.13GHz。记录命令执行前后的时间如下：
| The current time is: 10:35:07The current time is: 10:41:21 |
总计执行374秒。
2.4.4Java Runtime优化
优化前后对比如下：
| 测试项 | 优化前 | 优化后 |
| 直接在cmd中执行 | 245s | 245s |
| 在Java中使用Runtime执行 | 374s | 239s |
优化后，运行时间提升到和直接执行命令相当的水平。
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