Java 代碼性能調優“三十六”策
阿新 • • 發佈：2018-09-11
mac 垃圾 方式 對象 提升 知識 bject 拋出異常 科學 代碼優化，一個很重要的課題。可能有些人覺得沒用，一些細小的地方有什麽好修改的，改與不改對於代碼的運行效率有什麽影響呢？這個問題我是這麽考慮的，就像大海裏面的鯨魚一樣，它吃一條小蝦米有用嗎？沒用，但是，吃的小蝦米一多之後，鯨魚就被餵飽了。代碼優化也是一樣，如果項目著眼於盡快無BUG上線，那麽此時可以抓大放小，代碼的細節可以不精打細磨；但是如果有足夠的時間開發、維護代碼，這時候就必須考慮每個可以優化的細節了，一個一個細小的優化點累積起來，對於代碼的運行效率絕對是有提升的。
代碼優化的目標是：
1、減小代碼的體積
2、提高代碼運行的效率
代碼優化細節
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，有許多應用final的例子，例如java.lang.String，整個類都是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。如果指定了一個類為final，則該類所有的方法都是final的。Java編譯器會尋找機會內聯所有的final方法，內聯對於提升Java運行效率作用重大，具體參見Java運行期優化。此舉能夠使性能平均提高50%。
特別是String對象的使用，出現字符串連接時應該使用StringBuilder/StringBuffer代替。由於Java虛擬機不僅要花時間生成對象，以後可能還需要花時間對這些對象進行垃圾回收和處理，因此，生成過多的對象將會給程序的性能帶來很大的影響。
3、盡可能使用局部變量
調用方法時傳遞的參數以及在調用中創建的臨時變量都保存在棧中速度較快，其他變量，如靜態變量、實例變量等，都在堆中創建，速度較慢。另外，棧中創建的變量，隨著方法的運行結束，這些內容就沒了，不需要額外的垃圾回收。
4、及時關閉流
Java編程過程中，進行數據庫連接、I/O流操作時務必小心，在使用完畢後，及時關閉以釋放資源。因為對這些大對象的操作會造成系統大的開銷，稍有不慎，將會導致嚴重的後果。
明確一個概念，對方法的調用，即使方法中只有一句語句，也是有消耗的，包括創建棧幀、調用方法時保護現場、調用方法完畢時恢復現場等。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，即在需要的時候才創建
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
異常對性能不利。拋出異常首先要創建一個新的對象，Throwable接口的構造函數調用名為fillInStackTrace()的本地同步方法，fillInStackTrace()方法檢查堆棧，收集調用跟蹤信息。只要有異常被拋出，Java虛擬機就必須調整調用堆棧，因為在處理過程中創建了一個新的對象。異常只能用於錯誤處理，不應該用來控制程序流程。
8、不要在循環中使用try…catch…，應該把其放在最外層
除非不得已。如果毫無理由地這麽寫了，只要你的領導資深一點、有強迫癥一點，八成就要罵你為什麽寫出這種垃圾代碼來了
9、如果能估計到待添加的內容長度，為底層以數組方式實現的集合、工具類指定初始長度
比如ArrayList、LinkedLlist、StringBuilder、StringBuffer、HashMap、HashSet等等，以StringBuilder為例：
（1）StringBuilder() // 默認分配16個字符的空間
（2）StringBuilder(int size) // 默認分配size個字符的空間
（3）StringBuilder(String str) // 默認分配16個字符+str.length()個字符空間
可以通過類（這裏指的不僅僅是上面的StringBuilder）的來設定它的初始化容量，這樣可以明顯地提升性能。比如StringBuilder吧，length表示當前的StringBuilder能保持的字符數量。因為當StringBuilder達到最大容量的時候，它會將自身容量增加到當前的2倍再加2，無論何時只要StringBuilder達到它的最大容量，它就不得不創建一個新的字符數組然後將舊的字符數組內容拷貝到新字符數組中—-這是十分耗費性能的一個操作。試想，如果能預估到字符數組中大概要存放5000個字符而不指定長度，最接近5000的2次冪是4096，每次擴容加的2不管，那麽：
（1）在4096 的基礎上，再申請8194個大小的字符數組，加起來相當於一次申請了12290個大小的字符數組，如果一開始能指定5000個大小的字符數組，就節省了一倍以上的空間
（2）把原來的4096個字符拷貝到新的的字符數組中去。這樣，既浪費內存空間又降低代碼運行效率。所以，給底層以數組實現的集合、工具類設置一個合理的初始化容量是錯不了的，這會帶來立竿見影的效果。但是，註意，像HashMap這種是以數組+鏈表實現的集合，別把初始大小和你估計的大小設置得一樣，因為一個table上只連接一個對象的可能性幾乎為0。初始大小建議設置為2的N次冪，如果能估計到有2000個元素，設置成new HashMap(128)、new HashMap(256)都可以。
10、當復制大量數據時，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，因為在計算機底層，對位的操作是最方便、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，但是可能會使代碼不太好理解，因此最好加上相應的註釋。
12、循環內不要不斷創建對象引用
例如：
for (int i = 1; i <= count; i++)
{Object obj = new Object();
}
這種做法會導致內存中有count份Object對象引用存在，count很大的話，就耗費內存了，建議為改為：
Object obj = null;for (int i = 0; i <= count; i++) { obj = new Object(); }
這樣的話，內存中只有一份Object對象引用，每次new Object()的時候，Object對象引用指向不同的Object罷了，但是內存中只有一份，這樣就大大節省了內存空間了。
13、基於效率和類型檢查的考慮，應該盡可能使用array，無法確定數組大小時才使用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，後三者由於使用同步機制而導致了性能開銷
15、不要將數組聲明為public static final
因為這毫無意義，這樣只是定義了引用為static final，數組的內容還是可以隨意改變的，將數組聲明為public更是一個安全漏洞，這意味著這個數組可以被外部類所改變
16、盡量在合適的場合使用單例
使用單例可以減輕加載的負擔、縮短加載的時間、提高加載的效率，但並不是所有地方都適用於單例，簡單來說，單例主要適用於以下三個方面：
（1）控制資源的使用，通過線程同步來控制資源的並發訪問
（2）控制實例的產生，以達到節約資源的目的
（3）控制數據的共享，在不建立直接關聯的條件下，讓多個不相關的進程或線程之間實現通信
17、盡量避免隨意使用靜態變量
要知道，當某個對象被定義為static的變量所引用，那麽gc通常是不會回收這個對象所占有的堆內存的，如：
public class A
{
private static B b = new B();
}
此時靜態變量b的生命周期與A類相同，如果A類不被卸載，那麽引用B指向的B對象會常駐內存，直到程序終止
18、及時清除不再需要的會話
為了清除不再活動的會話，許多應用服務器都有默認的會話超時時間，一般為30分鐘。當應用服務器需要保存更多的會話時，如果內存不足，那麽操作系統會把部分數據轉移到磁盤，應用服務器也可能根據MRU（最近最頻繁使用）算法把部分不活躍的會話轉儲到磁盤，甚至可能拋出內存不足的異常。如果會話要被轉儲到磁盤，那麽必須要先被序列化，在大規模集群中，對對象進行序列化的代價是很昂貴的。因此，當會話不再需要時，應當及時調用HttpSession的invalidate()方法清除會話。
19、實現RandomAccess接口的集合比如ArrayList，應當使用最普通的for循環而不是foreach循環來遍歷
這是JDK推薦給用戶的。JDK API對於RandomAccess接口的解釋是：實現RandomAccess接口用來表明其支持快速隨機訪問，此接口的主要目的是允許一般的算法更改其行為，從而將其應用到隨機或連續訪問列表時能提供良好的性能。實際經驗表明，實現RandomAccess接口的類實例，假如是隨機訪問的，使用普通for循環效率將高於使用foreach循環；反過來，如果是順序訪問的，則使用Iterator會效率更高。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
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代碼優化的目標是：
1、減小代碼的體積
2、提高代碼運行的效率
代碼優化細節
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，有許多應用final的例子，例如java.lang.String，整個類都是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。如果指定了一個類為final，則該類所有的方法都是final的。Java編譯器會尋找機會內聯所有的final方法，內聯對於提升Java運行效率作用重大，具體參見Java運行期優化。此舉能夠使性能平均提高50%。
特別是String對象的使用，出現字符串連接時應該使用StringBuilder/StringBuffer代替。由於Java虛擬機不僅要花時間生成對象，以後可能還需要花時間對這些對象進行垃圾回收和處理，因此，生成過多的對象將會給程序的性能帶來很大的影響。
3、盡可能使用局部變量
調用方法時傳遞的參數以及在調用中創建的臨時變量都保存在棧中速度較快，其他變量，如靜態變量、實例變量等，都在堆中創建，速度較慢。另外，棧中創建的變量，隨著方法的運行結束，這些內容就沒了，不需要額外的垃圾回收。
4、及時關閉流
Java編程過程中，進行數據庫連接、I/O流操作時務必小心，在使用完畢後，及時關閉以釋放資源。因為對這些大對象的操作會造成系統大的開銷，稍有不慎，將會導致嚴重的後果。
明確一個概念，對方法的調用，即使方法中只有一句語句，也是有消耗的，包括創建棧幀、調用方法時保護現場、調用方法完畢時恢復現場等。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，即在需要的時候才創建
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
異常對性能不利。拋出異常首先要創建一個新的對象，Throwable接口的構造函數調用名為fillInStackTrace()的本地同步方法，fillInStackTrace()方法檢查堆棧，收集調用跟蹤信息。只要有異常被拋出，Java虛擬機就必須調整調用堆棧，因為在處理過程中創建了一個新的對象。異常只能用於錯誤處理，不應該用來控制程序流程。
8、不要在循環中使用try…catch…，應該把其放在最外層
除非不得已。如果毫無理由地這麽寫了，只要你的領導資深一點、有強迫癥一點，八成就要罵你為什麽寫出這種垃圾代碼來了
9、如果能估計到待添加的內容長度，為底層以數組方式實現的集合、工具類指定初始長度
比如ArrayList、LinkedLlist、StringBuilder、StringBuffer、HashMap、HashSet等等，以StringBuilder為例：
（1）StringBuilder() // 默認分配16個字符的空間
（2）StringBuilder(int size) // 默認分配size個字符的空間
（3）StringBuilder(String str) // 默認分配16個字符+str.length()個字符空間
可以通過類（這裏指的不僅僅是上面的StringBuilder）的來設定它的初始化容量，這樣可以明顯地提升性能。比如StringBuilder吧，length表示當前的StringBuilder能保持的字符數量。因為當StringBuilder達到最大容量的時候，它會將自身容量增加到當前的2倍再加2，無論何時只要StringBuilder達到它的最大容量，它就不得不創建一個新的字符數組然後將舊的字符數組內容拷貝到新字符數組中—-這是十分耗費性能的一個操作。試想，如果能預估到字符數組中大概要存放5000個字符而不指定長度，最接近5000的2次冪是4096，每次擴容加的2不管，那麽：
（1）在4096 的基礎上，再申請8194個大小的字符數組，加起來相當於一次申請了12290個大小的字符數組，如果一開始能指定5000個大小的字符數組，就節省了一倍以上的空間
（2）把原來的4096個字符拷貝到新的的字符數組中去。這樣，既浪費內存空間又降低代碼運行效率。所以，給底層以數組實現的集合、工具類設置一個合理的初始化容量是錯不了的，這會帶來立竿見影的效果。但是，註意，像HashMap這種是以數組+鏈表實現的集合，別把初始大小和你估計的大小設置得一樣，因為一個table上只連接一個對象的可能性幾乎為0。初始大小建議設置為2的N次冪，如果能估計到有2000個元素，設置成new HashMap(128)、new HashMap(256)都可以。
10、當復制大量數據時，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，因為在計算機底層，對位的操作是最方便、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，但是可能會使代碼不太好理解，因此最好加上相應的註釋。
12、循環內不要不斷創建對象引用
例如：
for (int i = 1; i <= count; i++)
{Object obj = new Object();
}
這種做法會導致內存中有count份Object對象引用存在，count很大的話，就耗費內存了，建議為改為：
Object obj = null;for (int i = 0; i <= count; i++) { obj = new Object(); }
這樣的話，內存中只有一份Object對象引用，每次new Object()的時候，Object對象引用指向不同的Object罷了，但是內存中只有一份，這樣就大大節省了內存空間了。
13、基於效率和類型檢查的考慮，應該盡可能使用array，無法確定數組大小時才使用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，後三者由於使用同步機制而導致了性能開銷
15、不要將數組聲明為public static final
因為這毫無意義，這樣只是定義了引用為static final，數組的內容還是可以隨意改變的，將數組聲明為public更是一個安全漏洞，這意味著這個數組可以被外部類所改變
16、盡量在合適的場合使用單例
使用單例可以減輕加載的負擔、縮短加載的時間、提高加載的效率，但並不是所有地方都適用於單例，簡單來說，單例主要適用於以下三個方面：
（1）控制資源的使用，通過線程同步來控制資源的並發訪問
（2）控制實例的產生，以達到節約資源的目的
（3）控制數據的共享，在不建立直接關聯的條件下，讓多個不相關的進程或線程之間實現通信
17、盡量避免隨意使用靜態變量
要知道，當某個對象被定義為static的變量所引用，那麽gc通常是不會回收這個對象所占有的堆內存的，如：
public class A
{
private static B b = new B();
}
此時靜態變量b的生命周期與A類相同，如果A類不被卸載，那麽引用B指向的B對象會常駐內存，直到程序終止
18、及時清除不再需要的會話
為了清除不再活動的會話，許多應用服務器都有默認的會話超時時間，一般為30分鐘。當應用服務器需要保存更多的會話時，如果內存不足，那麽操作系統會把部分數據轉移到磁盤，應用服務器也可能根據MRU（最近最頻繁使用）算法把部分不活躍的會話轉儲到磁盤，甚至可能拋出內存不足的異常。如果會話要被轉儲到磁盤，那麽必須要先被序列化，在大規模集群中，對對象進行序列化的代價是很昂貴的。因此，當會話不再需要時，應當及時調用HttpSession的invalidate()方法清除會話。
19、實現RandomAccess接口的集合比如ArrayList，應當使用最普通的for循環而不是foreach循環來遍歷
這是JDK推薦給用戶的。JDK API對於RandomAccess接口的解釋是：實現RandomAccess接口用來表明其支持快速隨機訪問，此接口的主要目的是允許一般的算法更改其行為，從而將其應用到隨機或連續訪問列表時能提供良好的性能。實際經驗表明，實現RandomAccess接口的類實例，假如是隨機訪問的，使用普通for循環效率將高於使用foreach循環；反過來，如果是順序訪問的，則使用Iterator會效率更高。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
在這裏給大家提供一個學習交流的平臺，java架構師群： 867748702
具有1-5工作經驗的，面對目前流行的技術不知從何下手，需要突破技術瓶頸的可以加群。
在公司待久了，過得很安逸，但跳槽時面試碰壁。需要在短時間內進修、跳槽拿高薪的可以加群。
如果沒有工作經驗，但基礎非常紮實，對java工作機制，常用設計思想，常用java開發框架掌握熟練的可以加群。
加Java架構師進階交流群獲取Java工程化、高性能及分布式、高性能、深入淺出。高架構。
性能調優、Spring，MyBatis，Netty源碼分析和大數據等多個知識點高級進階幹貨的直播免費學習權限
都是大牛帶飛 讓你少走很多的彎路的 群號是： 867748702對了 小白勿進 最好是有開發經驗
註：加群要求
1、具有工作經驗的，面對目前流行的技術不知從何下手，需要突破技術瓶頸的可以加。
2、在公司待久了，過得很安逸，但跳槽時面試碰壁。需要在短時間內進修、跳槽拿高薪的可以加。
3、如果沒有工作經驗，但基礎非常紮實，對java工作機制，常用設計思想，常用java開發框架掌握熟練的，可以加。
4、覺得自己很牛B，一般需求都能搞定。但是所學的知識點沒有系統化，很難在技術領域繼續突破的可以加。
5.阿裏Java高級大牛直播講解知識點，分享知識，多年工作經驗的梳理和總結，帶著大家全面、科學地建立自己的技術體系和技術認知！
Java 代碼性能調優“三十六”策