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Java 程式碼效能優化總結

程式碼優化的目標是:

1、減小程式碼的體積

2、提高程式碼執行的效率

程式碼優化細節

 1、儘量指定類、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執行效率作用重大,具體參見Java執行期優 化。此舉能夠使效能平均提高50%。

2、儘量重用物件

特別是String物件的使用,出現字串連線時應該使用StringBuilder/StringBuffer代替。由於Java虛擬機器不僅要花時間生成物件,以後可能還需要花時間對這些物件進行垃圾回收和處理,因此,生成過多的物件將會給程式的效能帶來很大的影響。

3、儘可能使用區域性變數

呼叫方法時傳遞的引數以及在呼叫中建立的臨時變數都儲存在棧中速度較快,其他變數,如靜態變數、例項變數等,都在堆中建立,速度較慢。另外,棧中建立的變數,隨著方法的執行結束,這些內容就沒了,不需要額外的垃圾回收。

4、及時關閉流

Java程式設計過程中,進行資料庫連線、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。因為對這些大物件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。

5、儘量減少對變數的重複計算

明確一個概念,對方法的呼叫,即使方法中只有一句語句,也是有消耗的,包括建立棧幀、呼叫方法時保護現場、呼叫方法完畢時恢復現場等。

6、儘量採用懶載入的策略,即在需要的時候才建立

7、慎用異常

異 常對效能不利。丟擲異常首先要建立一個新的物件,Throwable介面的建構函式呼叫名為fillInStackTrace()的本地同步方 法,fillInStackTrace()方法檢查堆疊,收集呼叫跟蹤資訊。只要有異常被丟擲,Java虛擬機器就必須調整呼叫堆疊,因為在處理過程中建立 了一個新的物件。異常只能用於錯誤處理,不應該用來控制程式流程。

8、不要在迴圈中使用try...catch...,應該把其放在最外層

9、如果能估計到待新增的內容長度,為底層以陣列方式實現的集合、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()      // 預設分配16個字元的空間

(2)StringBuilder(int size)  // 預設分配size個字元的空間

(3)StringBuilder(String str) // 預設分配16個字元+str.length()個字元空間

可 以通過類(這裡指的不僅僅是上面的StringBuilder)的建構函式來設定它的初始化容量,這樣可以明顯地提升效能。比如 StringBuilder吧,length表示當前的StringBuilder能保持的字元數量。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,它就不得不建立一個新的字元陣列然後將舊的字元數 組內容拷貝到新字元陣列中----這是十分耗費效能的一個操作。試想,如果能預估到字元陣列中大概要存放5000個字元而不指定長度,最接近5000的2 次冪是4096,每次擴容加的2不管,那麼:

(1)在4096 的基礎上,再申請8194個大小的字元陣列,加起來相當於一次申請了12290個大小的字元陣列,如果一開始能指定5000個大小的字元陣列,就節省了一倍以上的空間

(2)把原來的4096個字元拷貝到新的的字元陣列中去

這 樣,既浪費記憶體空間又降低程式碼執行效率。所以,給底層以陣列實現的集合、工具類設定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,注 意,像HashMap這種是以陣列+連結串列實現的集合,別把初始大小和你估計的大小設定得一樣,因為一個table上只連線一個物件的可能性幾乎為0。初始 大小建議設定為2的N次冪,如果能估計到有2000個元素,設定成new HashMap(128)、new HashMap(256)都可以。

10、當複製大量資料時,使用System.arraycopy()命令

11、乘法和除法使用移位操作

12、迴圈內不要不斷建立物件引用

13、基於效率和型別檢查的考慮,應該儘可能使用array,無法確定陣列大小時才使用ArrayList

14、儘量使用HashMap、ArrayList、StringBuilder,除非執行緒安全需要,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效能開銷

15、不要將陣列宣告為public static final

因為這毫無意義,這樣只是定義了引用為static final,陣列的內容還是可以隨意改變的,將陣列宣告為public更是一個安全漏洞,這意味著這個陣列可以被外部類所改變

16、儘量在合適的場合使用單例

使用單例可以減輕載入的負擔、縮短載入的時間、提高載入的效率,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,通過執行緒同步來控制資源的併發訪問

(2)控制例項的產生,以達到節約資源的目的

(3)控制資料的共享,在不建立直接關聯的條件下,讓多個不相關的程序或執行緒之間實現通訊

17、儘量避免隨意使用靜態變數

要知道,當某個物件被定義為static的變數所引用,那麼gc通常是不會回收這個物件所佔有的堆記憶體的

18、及時清除不再需要的會話

為 了清除不再活動的會話,許多應用伺服器都有預設的會話超時時間,一般為30分鐘。當應用伺服器需要儲存更多的會話時,如果記憶體不足,那麼作業系統會把部分 資料轉移到磁碟,應用伺服器也可能根據MRU(最近最頻繁使用)演算法把部分不活躍的會話轉儲到磁碟,甚至可能丟擲記憶體不足的異常。如果會話要被轉儲到磁 盤,那麼必須要先被序列化,在大規模叢集中,對物件進行序列化的代價是很昂貴的。因此,當會話不再需要時,應當及時呼叫HttpSession的 invalidate()方法清除會話。

19、實現RandomAccess介面的集合比如ArrayList,應當使用最普通的for迴圈而不是foreach迴圈來遍歷

這 是JDK推薦給使用者的。JDK API對於RandomAccess介面的解釋是:實現RandomAccess介面用來表明其支援快速隨機訪問,此介面的主要目的是允許一般的演算法更改 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效能。實際經驗表明,實現RandomAccess介面的類例項,假如是隨機訪問的,使用普通 for迴圈效率將高於使用foreach迴圈;反過來,如果是順序訪問的,則使用Iterator會效率更高。

foreach迴圈的底層實現原理就是迭代器Iterator,參見Java語法糖1:可變長度引數以及foreach迴圈原理。所以後半句"反過來,如果是順序訪問的,則使用Iterator會效率更高"的意思就是順序訪問的那些類例項,使用foreach迴圈去遍歷。

20、使用同步程式碼塊替代同步方法

這點在多執行緒模組中的synchronized鎖方法塊一文中已經講得很清楚了,除非能確定一整個方法都是需要進行同步的,否則儘量使用同步程式碼塊,避免對那些不需要進行同步的程式碼也進行了同步,影響了程式碼執行效率。

21、將常量宣告為static final,並以大寫命名

這樣在編譯期間就可以把這些內容放入常量池中,避免執行期間計算生成常量的值。另外,將常量的名字以大寫命名也可以方便區分出常量與變數

22、不要建立一些不使用的物件,不要匯入一些不使用的類

這毫無意義,如果程式碼中出現"The value of the local variable i is not used"、"The import java.util is never used",那麼請刪除這些無用的內容

23、程式執行過程中避免使用反射

關 於,請參見反射。反射是Java提供給使用者一個很強大的功能,功能強大往往意味著效率不高。不建議在程式執行過程中使用尤其是頻繁使用反射機制,特別是 Method的invoke方法,如果確實有必要,一種建議性的做法是將那些需要通過反射載入的類在專案啟動的時候通過反射例項化出一個物件並放入記憶體 ----使用者只關心和對端互動的時候獲取最快的響應速度,並不關心對端的專案啟動花多久時間。

24、使用資料庫連線池和執行緒池

這兩個池都是用於重用物件的,前者可以避免頻繁地開啟和關閉連線,後者可以避免頻繁地建立和銷燬執行緒

25、使用帶緩衝的輸入輸出流進行IO操作

帶緩衝的輸入輸出流,即BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream,這可以極大地提升IO效率

26、順序插入和隨機訪問比較多的場景使用ArrayList,元素刪除和中間插入比較多的場景使用LinkedList

這個,理解ArrayList和LinkedList的原理就知道了

27、不要讓public方法中有太多的形參

public方法即對外提供的方法,如果給這些方法太多形參的話主要有兩點壞處:

1、違反了面向物件的程式設計思想,Java講求一切都是物件,太多的形參,和麵向物件的程式設計思想並不契合

2、引數太多勢必導致方法呼叫的出錯概率增加

至於這個"太多"指的是多少個,3、4個吧。比如我們用JDBC寫一個insertStudentInfo方法,有10個學生資訊欄位要插如Student表中,可以把這10個引數封裝在一個實體類中,作為insert方法的形參

28、字串變數和字串常量equals的時候將字串常量寫在前面

29、請知道,在java中if (i == 1)和if (1 == i)是沒有區別的,但從閱讀習慣上講,建議使用前者

30、不要對陣列使用toString()方法

32、不要對超出範圍的基本資料型別做向下強制轉型

33、公用的集合類中不使用的資料一定要及時remove掉

如果一個集合類是公用的(也就是說不是方法裡面的屬性),那麼這個集合裡面的元素是不會自動釋放的,因為始終有引用指向它們。所以,如果公用集合裡面的某些資料不使用而不去remove掉它們,那麼將會造成這個公用集合不斷增大,使得系統有記憶體洩露的隱患。

34、把一個基本資料型別轉為字串,基本資料型別.toString()是最快的方式、String.valueOf(資料)次之、資料+""最慢

35、使用最有效率的方式去遍歷Map

36、對資源的close()建議分開操作

優秀的程式碼來自每一點點小小的優化,關注每一個細節,不僅僅能提升程式執行效率,同樣可以規避許多未知的問題。