软件架构性能优化与用户需求实现

# 软件架构性能优化与用户需求实现 ## 1 性能要求与开发环境 性能问题不能仅通过编写需求来解决，但正确编写需求可避免陷入困境。需求应呈现系统期望的性能，例如： ```plaintext Non-functional requirement: Performance – any web page of this software shall respond in at least 2 seconds, even when 1,000 users are accessing it concurrently. ``` 此句能让项目团队成员了解网页的性能目标。不过，这只是良好的开端，还需优质的开发和部署环境。.NET 8 能提供很大帮助，特别是对于 Web 应用，ASP.NET Core 是目前交付解决方案最快的选项之一。 ## 2 提升性能的技术 ### 2.1 后端缓存 缓存是避免耗时和冗余查询的有效技术。例如，从数据库中获取汽车模型时，数据库中的汽车数量可能增加，但模型本身不会改变，此时可缓存该信息。 缓存存储在后端，由整个应用共享（内存缓存）。在开发可扩展解决方案时，可使用 Azure 平台配置分布式缓存。ASP.NET 同时提供内存缓存和分布式缓存，可按需选择。此外，缓存也可发生在前端、代理服务器、CDN 等位置。 ### 2.2 异步编程 开发 ASP.NET 应用时，需考虑应用要能同时被多个用户访问。异步编程通过 `async` 和 `await` 关键字实现这一需求。 - `async`：使任何方法能异步运行。 - `await`：同步调用异步方法，且不阻塞调用线程。 这种易于开发的模式可避免应用出现性能瓶颈，提高响应速度。 ### 2.3 对象分配处理 避免性能不佳的一个重要技巧是了解垃圾回收器（GC）的工作原理。GC 会在对象不再使用时自动释放内存，但某些类型的对象（如与 I/O 交互的文件和流对象），若不手动处理，GC 不会回收。 - **错误示例**： ```csharp System.IO.StreamWriter file = new System.IO.StreamWriter(@"C:\sample.txt"); file.WriteLine("Just writing a simple line"); ``` - **正确示例**： ```csharp using System.IO.StreamWriter file = new System.IO.StreamWriter(@"C:\sample.txt"); file.WriteLine("Just writing a simple line"); ``` 正确的做法能确保文件写入，并优雅地释放资源。建议对所有可处置对象都采用这种方式，使用代码分析器可避免此类错误。同时，应避免分配大对象，注意事件处理和弱引用，以免影响应用性能。 ### 2.4 优化数据库访问 数据库访问是常见的性能瓶颈，原因通常在于编写查询或 Lambda 表达式时缺乏关注。为提高性能，应用需过滤列和行。缓存、异步编程和对象分配等最佳实践同样适用于数据库环境，选择正确的模式可提升软件性能。 ## 3 用户需求实现问题 ### 3.1 用户需求未正确实现 随着技术在各领域的广泛应用，满足用户确切需求变得愈发困难。开发者通常专注于软件开发，却较少研究特定领域的需求。为解决这一问题，可采取以下措施： - **原型设计**：快速理解用户界面。 - **数据流设计**：检测系统与用户操作之间的差距。 - **频繁会议**：及时了解用户当前需求，确保增量交付的一致性。 软件架构师需定义软件的实现方式，可采用以下技术避免错误实现： - *