原標(biāo)題：干貨收藏 | 35個(gè)Java 代碼性能優(yōu)化總結(jié)(上)

前言

代碼優(yōu)化，一個(gè)很重要的課題。可能有些人覺(jué)得沒(méi)用，一些細(xì)小的地方有什么好修改的，改與不改對(duì)于代碼的運(yùn)行效率有什么影響呢？這個(gè)問(wèn)題我是這么考慮的，就像大海里面的鯨魚(yú)一樣，它吃一條小蝦米有用嗎？沒(méi)用，但是，吃的小蝦米一多之后，鯨魚(yú)就被喂飽了。代碼優(yōu)化也是一樣，如果項(xiàng)目著眼于盡快無(wú)BUG上線，那么此時(shí)可以抓大放小，代碼的細(xì)節(jié)可以不精打細(xì)磨；但是如果有足夠的時(shí)間開(kāi)發(fā)、維護(hù)代碼，這時(shí)候就必須考慮每個(gè)可以優(yōu)化的細(xì)節(jié)了，一個(gè)一個(gè)細(xì)小的優(yōu)化點(diǎn)累積起來(lái)，對(duì)于代碼的運(yùn)行效率絕對(duì)是有提升的。

代碼優(yōu)化的目標(biāo)是：

1、減小代碼的體積

2、提高代碼運(yùn)行的效率

代碼優(yōu)化細(xì)節(jié)

1、盡量指定類、方法的final修飾符

帶有final修飾符的類是不可派生的。在Java核心API中，有許多應(yīng)用final的例子，例如java.lang.String，整個(gè)類都是final的。為類指定final修飾符可以讓類不可以被繼承，為方法指定final修飾符可以讓方法不可以被重寫(xiě)。如果指定了一個(gè)類為final，則該類所有的方法都是final的。Java編譯器會(huì)尋找機(jī)會(huì)內(nèi)聯(lián)所有的final方法，內(nèi)聯(lián)對(duì)于提升Java運(yùn)行效率作用重大，具體參見(jiàn)Java運(yùn)行期優(yōu)化。此舉能夠使性能平均提高50%。

2、盡量重用對(duì)象

特別是String對(duì)象的使用，出現(xiàn)字符串連接時(shí)應(yīng)該使用StringBuilder/StringBuffer代替。由于Java虛擬機(jī)不僅要花時(shí)間生成對(duì)象，以后可能還需要花時(shí)間對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行垃圾回收和處理，因此，生成過(guò)多的對(duì)象將會(huì)給程序的性能帶來(lái)很大的影響。

3、盡可能使用局部變量

調(diào)用方法時(shí)傳遞的參數(shù)以及在調(diào)用中創(chuàng)建的臨時(shí)變量都保存在棧中速度較快，其他變量，如靜態(tài)變量、實(shí)例變量等，都在堆中創(chuàng)建，速度較慢。另外，棧中創(chuàng)建的變量，隨著方法的運(yùn)行結(jié)束，這些內(nèi)容就沒(méi)了，不需要額外的垃圾回收。

4、及時(shí)關(guān)閉流

Java編程過(guò)程中，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接、I/O流操作時(shí)務(wù)必小心，在使用完畢后，及時(shí)關(guān)閉以釋放資源。因?yàn)閷?duì)這些大對(duì)象的操作會(huì)造成系統(tǒng)大的開(kāi)銷，稍有不慎，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

5、盡量減少對(duì)變量的重復(fù)計(jì)算

明確一個(gè)概念，對(duì)方法的調(diào)用，即使方法中只有一句語(yǔ)句，也是有消耗的，包括創(chuàng)建棧幀、調(diào)用方法時(shí)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、調(diào)用方法完畢時(shí)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)等。所以例如下面的操作：

for (int i = 0; i < list.size(); i++)

{...}

建議替換為：

for (int i = 0, int length = list.size(); i < length; i++)

{...}

這樣，在list.size()很大的時(shí)候，就減少了很多的消耗

6、盡量采用懶加載的策略，即在需要的時(shí)候才創(chuàng)建

例如：

String str = "aaa";if (i == 1)

{

list.add(str);

}

建議替換為：

if (i == 1)

{

String str = "aaa";

list.add(str);

}

7、慎用異常

異常對(duì)性能不利。拋出異常首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象，Throwable接口的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用名為fillInStackTrace()的本地同步方法，fillInStackTrace()方法檢查堆棧，收集調(diào)用跟蹤信息。只要有異常被拋出，Java虛擬機(jī)就必須調(diào)整調(diào)用堆棧，因?yàn)樵谔幚磉^(guò)程中創(chuàng)建了一個(gè)新的對(duì)象。異常只能用于錯(cuò)誤處理，不應(yīng)該用來(lái)控制程序流程。

8、不要在循環(huán)中使用try…catch…，應(yīng)該把其放在最外層

除非不得已。如果毫無(wú)理由地這么寫(xiě)了，只要你的領(lǐng)導(dǎo)資深一點(diǎn)、有強(qiáng)迫癥一點(diǎn)，八成就要罵你為什么寫(xiě)出這種垃圾代碼來(lái)了

9、如果能估計(jì)到待添加的內(nèi)容長(zhǎng)度，為底層以數(shù)組方式實(shí)現(xiàn)的集合、工具類指定初始長(zhǎng)度

比如ArrayList、LinkedLlist、StringBuilder、StringBuffer、HashMap、HashSet等等，以StringBuilder為例：

(1)StringBuilder()

// 默認(rèn)分配16個(gè)字符的空間

(2)StringBuilder(int size)

// 默認(rèn)分配size個(gè)字符的空間

(3)StringBuilder(String str)

// 默認(rèn)分配16個(gè)字符+str.length()個(gè)字符空間

可以通過(guò)類(這里指的不僅僅是上面的StringBuilder)的來(lái)設(shè)定它的初始化容量，這樣可以明顯地提升性能。比如StringBuilder吧，length表示當(dāng)前的StringBuilder能保持的字符數(shù)量。因?yàn)楫?dāng)StringBuilder達(dá)到最大容量的時(shí)候，它會(huì)將自身容量增加到當(dāng)前的2倍再加2，無(wú)論何時(shí)只要StringBuilder達(dá)到它的最大容量，它就不得不創(chuàng)建一個(gè)新的字符數(shù)組然后將舊的字符數(shù)組內(nèi)容拷貝到新字符數(shù)組中—-這是十分耗費(fèi)性能的一個(gè)操作。試想，如果能預(yù)估到字符數(shù)組中大概要存放5000個(gè)字符而不指定長(zhǎng)度，最接近5000的2次冪是4096，每次擴(kuò)容加的2不管，那么：

(1)在4096 的基礎(chǔ)上，再申請(qǐng)8194個(gè)大小的字符數(shù)組，加起來(lái)相當(dāng)于一次申請(qǐng)了12290個(gè)大小的字符數(shù)組，如果一開(kāi)始能指定5000個(gè)大小的字符數(shù)組，就節(jié)省了一倍以上的空間

(2)把原來(lái)的4096個(gè)字符拷貝到新的的字符數(shù)組中去

這樣，既浪費(fèi)內(nèi)存空間又降低代碼運(yùn)行效率。所以，給底層以數(shù)組實(shí)現(xiàn)的集合、工具類設(shè)置一個(gè)合理的初始化容量是錯(cuò)不了的，這會(huì)帶來(lái)立竿見(jiàn)影的效果。但是，注意，像HashMap這種是以數(shù)組+鏈表實(shí)現(xiàn)的集合，別把初始大小和你估計(jì)的大小設(shè)置得一樣，因?yàn)橐粋€(gè)table上只連接一個(gè)對(duì)象的可能性幾乎為0。初始大小建議設(shè)置為2的N次冪，如果能估計(jì)到有2000個(gè)元素，設(shè)置成new HashMap(128)、new HashMap(256)都可以。

10、當(dāng)復(fù)制大量數(shù)據(jù)時(shí)，使用System.arraycopy()命令

11、乘法和除法使用移位操作

例如：

for (val = 0; val < 100000; val += 5)

{

a = val * 8;

b = val / 2;

}

用移位操作可以極大地提高性能，因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)底層，對(duì)位的操作是最方便、最快的，因此建議修改為：

for (val = 0; val < 100000; val += 5)

{

a = val << 3;

b = val >> 1;

}

移位操作雖然快，但是可能會(huì)使代碼不太好理解，因此最好加上相應(yīng)的注釋。

12、循環(huán)內(nèi)不要不斷創(chuàng)建對(duì)象引用

例如：

for (int i = 1; i <= count; i++)

{

Object obj = new Object();

}

這種做法會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存中有count份Object對(duì)象引用存在，count很大的話，就耗費(fèi)內(nèi)存了，建議為改為：

Object obj = null;for (int i = 0; i <= count; i++) { obj = new Object(); }

這樣的話，內(nèi)存中只有一份Object對(duì)象引用，每次new Object()的時(shí)候，Object對(duì)象引用指向不同的Object罷了，但是內(nèi)存中只有一份，這樣就大大節(jié)省了內(nèi)存空間了。

13、基于效率和類型檢查的考慮，應(yīng)該盡可能使用array，無(wú)法確定數(shù)組大小時(shí)才使用ArrayList

14、盡量使用HashMap、ArrayList、StringBuilder，除非線程安全需要，否則不推薦使用Hashtable、Vector、StringBuffer，后三者由于使用同步機(jī)制而導(dǎo)致了性能開(kāi)銷

15、不要將數(shù)組聲明為public static final

因?yàn)檫@毫無(wú)意義，這樣只是定義了引用為static final，數(shù)組的內(nèi)容還是可以隨意改變的，將數(shù)組聲明為public更是一個(gè)安全漏洞，這意味著這個(gè)數(shù)組可以被外部類所改變

16、盡量在合適的場(chǎng)合使用單例

使用單例可以減輕加載的負(fù)擔(dān)、縮短加載的時(shí)間、提高加載的效率，但并不是所有地方都適用于單例，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，單例主要適用于以下三個(gè)方面：

(1)控制資源的使用，通過(guò)線程同步來(lái)控制資源的并發(fā)訪問(wèn)

(2)控制實(shí)例的產(chǎn)生，以達(dá)到節(jié)約資源的目的

(3)控制數(shù)據(jù)的共享，在不建立直接關(guān)聯(lián)的條件下，讓多個(gè)不相關(guān)的進(jìn)程或線程之間實(shí)現(xiàn)通信

17、盡量避免隨意使用靜態(tài)變量

要知道，當(dāng)某個(gè)對(duì)象被定義為static的變量所引用，那么gc通常是不會(huì)回收這個(gè)對(duì)象所占有的堆內(nèi)存的，如：

public class A

{

private static B b = new B();

}

此時(shí)靜態(tài)變量b的生命周期與A類相同，如果A類不被卸載，那么引用B指向的B對(duì)象會(huì)常駐內(nèi)存，直到程序終止

18、及時(shí)清除不再需要的會(huì)話

為了清除不再活動(dòng)的會(huì)話，許多應(yīng)用服務(wù)器都有默認(rèn)的會(huì)話超時(shí)時(shí)間，一般為30分鐘。當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器需要保存更多的會(huì)話時(shí)，如果內(nèi)存不足，那么操作系統(tǒng)會(huì)把部分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到磁盤(pán)，應(yīng)用服務(wù)器也可能根據(jù)MRU(最近最頻繁使用)算法把部分不活躍的會(huì)話轉(zhuǎn)儲(chǔ)到磁盤(pán)，甚至可能拋出內(nèi)存不足的異常。如果會(huì)話要被轉(zhuǎn)儲(chǔ)到磁盤(pán)，那么必須要先被序列化，在大規(guī)模集群中，對(duì)對(duì)象進(jìn)行序列化的代價(jià)是很昂貴的。因此，當(dāng)會(huì)話不再需要時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)用HttpSession的invalidate()方法清除會(huì)話。

19、實(shí)現(xiàn)RandomAccess接口的集合比如ArrayList，應(yīng)當(dāng)使用最普通的for循環(huán)而不是foreach循環(huán)來(lái)遍歷

這是JDK推薦給用戶的。JDK API對(duì)于RandomAccess接口的解釋是：實(shí)現(xiàn)RandomAccess接口用來(lái)表明其支持快速隨機(jī)訪問(wèn)，此接口的主要目的是允許一般的算法更改其行為，從而將其應(yīng)用到隨機(jī)或連續(xù)訪問(wèn)列表時(shí)能提供良好的性能。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，實(shí)現(xiàn)RandomAccess接口的類實(shí)例，假如是隨機(jī)訪問(wèn)的，使用普通for循環(huán)效率將高于使用foreach循環(huán)；反過(guò)來(lái)，如果是順序訪問(wèn)的，則使用Iterator會(huì)效率更高。可以使用類似如下的代碼作判斷：

if (list instanceof RandomAccess)

{ for (int i = 0; i < list.size(); i++){}

}else{

Iterator> iterator = list.iterable(); while (iterator.hasNext()){iterator.next()}

}

foreach循環(huán)的底層實(shí)現(xiàn)原理就是迭代器Iterator，參見(jiàn)Java語(yǔ)法糖1：可變長(zhǎng)度參數(shù)以及foreach循環(huán)原理。所以后半句”反過(guò)來(lái)，如果是順序訪問(wèn)的，則使用Iterator會(huì)效率更高”的意思就是順序訪問(wèn)的那些類實(shí)例，使用foreach循環(huán)去遍歷。

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總結(jié)

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