性能分析工具
性能分析工具帮助找到性能瓶颈，定位热点代码。本节介绍常用的性能分析工具和使用方法。
CPU 性能分析
perf
perf 是 Linux 的性能分析工具，基于硬件性能计数器。perf 可以分析 CPU 周期、指令、缓存命中率、分支预测。
常用命令：perf top（实时查看 CPU 热点函数）、perf record（记录性能数据）、perf report（分析性能数据）、perf annotate（注释代码，显示每条指令的 CPU 时间）。
perf 的工作原理：定期采样当前执行的函数，统计函数的 CPU 时间。采样频率越高，越精确但开销越大。默认频率是 99 Hz，每秒采样 99 次。
火焰图
火焰图是可视化 CPU 性能数据的图表，x 轴是样本数（越宽表示 CPU 时间越长），y 轴是调用栈（从下到上是调用关系）。火焰图有两种：火焰图（ Flame Graph，向上生长）表示 CPU 时间，冰柱图（Icicle Graph，向下生长）表示 CPU 时间。
生成火焰图：perf record -F 99 -p <pid> -g -- sleep 60（记录性能数据）、perf script | stackcollapse-perf.pl | flamegraph.pl > flame.svg（生成火焰图）。
pprof
pprof 是 Go 的性能分析工具，可以分析 CPU、内存、锁。pprof 可以在代码中导入 _ "net/http/pprof"，然后访问 /debug/pprof/ 查看性能数据。
pprof 命令：go tool pprof http://localhost:6060/debug/pprof/profile（采集 CPU 性能数据）、go tool pprof -http=:8080 profile（可视化）、top（显示 CPU 热点函数）、list 函数名（显示函数的源码和 CPU 时间）。
async-profiler
async-profiler 是 Java 的性能分析工具，低开销（1%）、高精度。async-profiler 可以分析 CPU、内存、锁。async-profiler 生成火焰图，与 Java Flight Recorder（JFR）兼容。
内存分析
valgrind
valgrind 是 Linux 的内存调试工具，可以检测内存泄漏、非法内存访问、使用未初始化的内存。valgrind 的 memcheck 工具最常用：valgrind --leak-check=full --show-leak-kinds=all ./program。
valgrind 的问题：开销大（程序变慢 10-100 倍）、误报（认为某些分配是泄漏）、不适用于所有语言（需要符号信息）。
pprof 内存分析
pprof 也可以分析内存：go tool pprof http://localhost:6060/debug/pprof/heap（采集堆内存）、top（显示内存分配热点）、list 函数名（显示函数的源码和内存分配）。
pprof 的内存模式：alloc_space（分配的内存）、inuse_space（使用的内存）、alloc_objects（分配的对象数）、inuse_objects（使用的对象数）。
heapster
heapster 是 Java 的堆内存分析工具，可以分析堆转储（heap dump）。heapster 找到大对象、重复对象、GC 根。jmap -dump:format=b,file=heap.dump <pid> 生成堆转储，然后使用 heapster 分析。
I/O 分析
iostat
iostat 是 Linux 的磁盘 I/O 监控工具，可以查看磁盘的使用率、吞吐量、延迟。iostat -x 1 显示详细信息，每秒刷新一次。
iostat 的关键指标：%util（设备使用率，接近 100% 表示饱和）、await（平均 I/O 等待时间，包括队列和服务时间）、svctm（平均服务时间，不包括队列时间）。
iotop
iotop 是 Linux 的磁盘 I/O 进程监控工具，类似 top，但显示 I/O。iotop 可以找出哪些进程在读写磁盘。iotop -o 只显示有 I/O 的进程。
strace
strace 是 Linux 的系统调用追踪工具，可以查看程序的系统调用。strace -p <pid> 追踪运行中的进程，strace ./program 追踪新进程。
strace 可以分析 I/O 密集型程序：read、write、open、close 的次数和时间。strace -T 显示系统调用的时间，strace -c 统计系统调用的次数和时间。
锁分析
perf lock
perf lock 是 perf 的锁分析工具，可以分析锁的竞争。perf lock record 记录锁事件，perf lock report 显示锁的统计信息：锁的名称、等待时间、持有时间。
pprof lock
pprof 也可以分析锁：go tool pprof http://localhost:6060/debug/pprof/mutex（采集锁竞争）、top（显示锁竞争热点）。
JStack
JStack 是 Java 的线程栈分析工具，可以查看线程的状态和调用栈。JStack <pid> 可以找出死锁（Found one Java-level deadlock）、等待锁（waiting to lock <0x...>）。
网络分析
tcpdump
tcpdump 是 Linux 的网络抓包工具，可以抓取网络包并分析。tcpdump -i eth0 -w capture.pcap 抓包保存到文件，tcpdump -r capture.pcap 读取抓包文件。
tcpdump 的常用过滤器：host、port、src、dst、tcp、udp。例如 tcpdump -i eth0 tcp port 80 抓取 HTTP 流量。
wireshark
wireshark 是图形化的网络分析工具，可以打开 tcpdump 的抓包文件。wireshark 可以分析协议（HTTP、TCP、UDP）、统计流量、重建会话。
iftop
iftop 是 Linux 的网络流量监控工具，类似 top，但显示网络连接的流量。iftop 可以找出哪些连接占用了带宽。
性能分析流程
- 确定分析目标：CPU、内存、I/O、锁、网络
- 选择工具：perf、pprof、valgrind、iostat、tcpdump
- 采集数据：压测环境或生产环境
- 分析数据：找热点、找瓶颈、找异常
- 优化代码：针对热点优化
- 验证效果：压测对比基线
性能分析工具是性能优化的眼睛，选择合适的工具可以事半功倍。理解工具的原理和限制，才能正确解读分析结果。