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java代码效率优化

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我有时在想自己编程时是否注意过代码的效率问题,得出的答案是:没有。代码只是实现了功能,至于效率高不高没怎么关注,这应该是 JAVA 程序员进阶的时候需要考虑的问题,不再是单纯的实现功能,也不是完全依赖 GC 而不关注内存中发生了什么,而要考虑到代码的性能。


1、 尽量指定类的 final 修饰符 带有 final 修饰符的类是不可派生的。

如果指定一个类为 final,则该类所有的方法都是 finalJava 编译器会寻找机会内联inline)所有的 final 方法(这和具体的编译器实现有关)。此举能够使性能平均提高 50%

2、 尽量重用对象。

特别是 String 对象的使用中,出现字符串连接情况时应用 StringBuffer 代替。由于系统不仅要花时间生成对象,以后可能还需花时间对这些对象进行垃圾回收和处理。因此,生成过多的对象将会给程序的性能带来很大的影响。

3、 尽量使用局部变量。

调用方法时传递的参数以及在调用中创建的临时变量都保存在栈(Stack)中,速度较快。其他变量,如静态变量、实例变量等,都在堆(Heap)中创建,速度较慢。另外,依赖于具体的编译器/JVM,局部变量还可能得到进一步优化。

4、 不要重复初始化变量。

默认情况下,调用类的构造函数时, Java 会把变量初始化成确定的值:所有的对象被设置成 null,整数变量(byteshortintlong)设置成 0float double 变量设置成 0.0,逻辑值设置成 false。当一个类从另一个类派生时,这一点尤其应该注意,因为new 关键词创建一个对象时,构造函数链 中的所有构造函数都会被自动调用。

5、 在 JAVA + ORACLE 的应用系统开发中java 中内嵌的 SQL 语句尽量使用大写的形式,以减轻 ORACLE 解析器的解析负担。

6I/O 操作中需要及时释放资源

Java 编程过程中,进行数据库连接、I/O 流操作时务必小心,在使用完毕后,即使关闭以释放资源。因为对这些大对象的操作会造成系统大的开销,稍有不慎,会导致严重的后果。

7保证过期对象的及时回收

由于 JVM 的有其自身的 GC 机制,不需要程序开发者的过多考虑,从一定程度上减轻了开发者负担,但同时也遗漏了隐患,过分的创建对象会消耗系统的大量内 存,严重时会导致内存泄露,因此,保证过期对象的及时回收具有重要意义。JVM 回收垃圾的条件是:对象不在被引用;然而,JVM GC 并非十分的机智,即使对象满足了垃圾回收的条件也不一定会被立即回收。所以,建议我们在对象使用完毕,应手动置null 

8、 在使用同步机制时,应尽量使用方法同步代替代码块同步

9尽量减少对变量的重复计算

10、尽量采用 lazy loading 的策略,即在需要的时候才开始创建。

11慎用异常

异常对性能不利。抛出异常首先要创建一个新的对象。Throwable 接口的构造函数调用名为 fillInStackTrace()的本地 (Native)方法,fillInStackTrace()方法检查堆栈,收集调用跟踪信息。只要有异常被抛出,VM 就必须调整调用堆栈,因为在处理过 程中创建了一个新的对象。 异常只能用于错误处理,不应该用来控制程序流程。 

12、不要在循环中使用: Try { } catch() { } 应把其放置在最外层。

13StringBuffer 的使用:

StringBuffer 表示了可变的、可写的字符串。

有三个构造方法 :

StringBuffer (); //默认分配 16 个字符的空间

StringBuffer (int size); //分配 size 个字符的空间

StringBuffer (String str); //分配 16 个字符+str.length()个字符空间

你可以通过 StringBuffer 的构造函数来设定它的初始化容量,这样可以明显地提升性能。

这里提到的构造函数是 StringBuffer(int length)length 参数表示当前的StringBuffer 能保持的字符数量。你也可以使用 ensureCapacity(int minimumcapacity)方法在 StringBuffer 对象创建之后设置它的容量。首先我们看看 StringBuffer 的缺省行为,然后再找 出一条更好的提升性能的途径。StringBuffer 在内部维护一个字符数组,当你使用缺省的构造函数来创建 StringBuffer 象的时候,因为没有设置初始化字符长 度,StringBuffer 的容量被初始化为 16 个字符,也就是说缺省容量就是 16 个字符。当 StringBuffer 达到最大容量的时候,它会将自身 容量增加到当前的 2 倍再加 2也就是(2*旧值+2)。如果你使用缺省值,初始化之后接着往里面追加字符,在你追加到第 16 个字符的时候它会将容量增加到 342*16+2),当追加到 34 个字符的时候就会将容量增加到 702*34+2)。无论何事只要 StringBuffer 到达它的最大容量它就不得 不创建一个新的字符数组然后重新将旧字符和新字符都拷贝一遍――这也太昂贵了点。所以总是给 StringBuffer 设置一个合理的初始化容量值是错不了 的,这样会带来立竿见影的性能增益。StringBuffer 初始化过程的调整的作用由此可见一斑。所以,使用一个合适的容量值来初始化 StringBuffer 永远都是一个最佳的建议。 

14、合理的使用 Java java.util.Vector

简单地说,一个 Vector 就是一个 java.lang.Object 实例的数组。Vector 与数组相似,它的元素可以通过整数形式的索引访问。但是,Vector 类型的对象在创建之后,对象的大小能够根据元素的增加或者删除而扩展、缩小。请考虑下面这个向 Vector 加入元素的例子:

<font color="#000000">Object bj = new Object();
Vector v = new Vector(100000);
for(int I=0;
I&lt;100000; I++) { v.add(0,obj); }</font>

除非有绝对充足的理由要求每次都把新元素插入到 Vector 的前面,否则上面的代码对性能不利。在默认构造函数中,Vector 的初始存储能力 是 10 个元素,如果新元素加入时存储能力不足,则以后存储能力每次加倍。Vector 类就对象 StringBuffer 类一样,每次扩展存储能力时,所有 现有的元素都要复制到新的存储空间之中。下面的代码片段要比前面的例子快几个数量级: 

<font color="#000000">Object bj = new Object();
Vector v = new Vector(100000);
for(int I=0; I&lt;100000; I++) { v.add(obj); }</font>

同样的规则也适用于 Vector 类的 remove()方法。由于 Vector 中各个元素之间不能含有空隙,删除除最后一个元素之外的任意其 他元素都导致被删除元素之后的元素向前移动。也就是说,从 Vector 删除最后一个元素要比删除第一个元素开销低好几倍。 

假设要从前面的 Vector 删除所有元素,我们可以使用这种代码:

<font color="#000000">for(int I=0; I&lt;100000; I++)
{
v.remove(0);
}</font>

但是,与下面的代码相比,前面的代码要慢几个数量级:

<font color="#000000">for(int I=0; I&lt;100000; I++)
{
v.remove(v.size()-1);
}<br/></font>

Vector 类型的对象 v 删除所有元素的最好方法是:

<font color="#000000">v.removeAllElements();</font>

假设 Vector 类型的对象 v 包含字符串“Hello”。考虑下面的代码,它要从这个 Vector中删除“Hello”字符串:

<font color="#000000">String s = “Hello”;
int i = v.indexOf(s);
if(I != -1) v.remove(s);</font>

这些代码看起来没什么错误,但它同样对性能不利。在这段代码中,indexOf()方法对v 进行顺序搜索寻找字符串 “Hello”remove(s)方法也要进行同样的顺序搜索。改进之后的版本是:

<font color="#000000">String s = “Hello”;
int i = v.indexOf(s);
if(I != -1) v.remove(i);</font>

这个版本中我们直接在 remove()方法中给出待删除元素的精确索引位置,从而避免了第二次搜索。一个更好的版本是:

<font color="#000000">String s = “Hello”; v.remove(s);</font>

最后,我们再来看一个有关 Vector 类的代码片段:

<font color="#000000">for(int I=0; I++;I &lt; v.length)</font>

如果 v 包含 100,000 个元素,这个代码片段将调用 v.size()方法 100,000 次。虽然 size方法是一个简单的方法,但它仍旧需要 一次方法调用的开销,至少 JVM 需要为它配置以及清除堆栈环境。在这里,for 循环内部的代码不会以任何方式修改 Vector 类型对象 v 的大小,因此上面 的代码最好改写成下面这种形式:

<font color="#000000">int size = v.size(); for(int I=0; I++;I&lt;size)</font>

虽然这是一个简单的改动,但它仍旧赢得了性能。毕竟,每一个 CPU 周期都是宝贵的。

15当复制大量数据时,使用 System.arraycopy()命令。

16代码重构:增强代码的可读性。

17不用 new 关键词创建类的实例

new 关键词创建类的实例时,构造函数链中的所有构造函数都会被自动调用。但如果一个对象实现了 Cloneable 接口,我们可以调用它的 clone()方法。clone()方法不会调用任何类构造函数。在使用设计模式(Design Pattern)的场合,如果用 Factory 模式创建对象,则改用 clone()方法创建新的对象实例非常简单。例如,下面是 Factory 模式的一个 典型实现:

<font color="#000000">public static Credit getNewCredit() {
return new Credit();
}</font>

改进后的代码使用 clone()方法,如下所示:

<font color="#000000">private static Credit BaseCredit = new Credit();
public static Credit getNewCredit() {
return (Credit) BaseCredit.clone();
}</font>

上面的思路对于数组处理同样很有用。

18、乘法和除法,用移位操作替代乘法操作可以极大地提高性能。

19JSP 页面中关闭无用的会话。

一个常见的误解是以为 session 在有客户端访问时就被创建,然而事实是直到某 server 程序调用 HttpServletRequest.getSession(true)这样的语句时才被创建,注意如果 JSP 有显示的使用<%@pagesession=”false”%> 关闭 session,则 JSP 文件在编译成Servlet 时将会自动加上这样一条语句 HttpSession session =HttpServletRequest.getSession(true);这也是 JSP 中隐含的 session 对象的来历。由于session 会消耗内 存资源,因此,如果不打算使用 session,应该在所有的 JSP 中关闭它。对于那些无需跟踪会话状态的页面,关闭自动创建的会话可以节省一些资源。使用如下page指令<%@ page session=”false”%>

20JDBC I/O

如果应用程序需要访问一个规模很大的数据集,则应当考虑使用块提取方式。默认情况下,JDBC 每次提取 32 行数据。举例来说,假设我们要遍历一个 5000 行的记录集,JDBC 须调用数据库 157 次才能提取到全部数据。如果把块大小改成 512,则调用数据库的次数将减少到 10 次。

21Servlet 与内存使用

许多开发者随意地把大量信息保存到用户会话之中。一些时候,保存在会话中的对象没有及时地被垃圾回收机制回收。从性能上看,典型的症状是用户感到系统周期 性地变慢,却又不能把原因归于任何一个具体的组件。如果监视 JVM 的堆空间,它的表现是内存占用不正常地大起大落。解决这类内存问题主要有二种办法。第一种办法是,在所有作用范围为会话的 Bean 中实现HttpSessionBindingListener 接口。这 样,只要实现 valueUnbound()方法,就可以显式地释放 Bean 使用的资源。另外一种办法就是尽快地把会话作废。大多数应用服务器都有设置会话作废间隔时间的选项。另外,也可以用编程的方式调用会话的setMaxInactiveInterval()方法,该方法用来设定在作废会话之前,Servlet 容器允许的客户请求的最大间隔时间,以秒计。

22、使用缓冲标记

一些应用服务器加入了面向 JSP 的缓冲标记功能。例如,BEA WebLogic Server 6.0版本开始支持这个功能,Open Symphony 工程也同样支持这个功能。JSP 缓冲标记既能够缓冲页面片断,也能够缓冲整个页面。JSP 页面执行时,如果目标片断已经在缓冲之中,则 生成该片断的代码就不用再执行。页面级缓冲捕获对指定 URL 的请求,并缓冲整个结果页面。对于购物篮、目录以及门户网站的主页来说,这个功能极其有用。对 于这类应用,页面级缓冲能够保存页面执行的结果,供后继请求使用。

23、选择合适的引用机制

在典型的 JSP 应用系统中,页头、页脚部分往往被抽取出来,然后根据需要引入页头、页脚。当前,在 JSP 页面中引入外部资源的方法主要有两 种:include 指令,以及 include动作。

include 指令:例如<%@ include file=”copyright.html” %>。该指令在编译时引入指定的资源。在编译之前,带有 include 指令的页面和指定的资源被合并成一个文件。被引用的外部资源在编译时就确定, 比运行时才确定资源更高效。include 动作:例如<jsp:include page=”copyright.jsp” />。该动作引入指定页面执行后生成的结果。由于它在运行时完成,因此对输出结果的控制更加灵活。但时,只有当被引用的内容频繁地改变时,或者在对 主页面的请求没有出现之前,被引用的页面无法确定时,使用 include 动作才合算。

24及时清除不再需要的会话

为了清除不再活动的会话,许多应用服务器都有默认的会话超时时间,一般为 30 分钟。当应用服务器需要保存更多会话时,如果内存容量不足,操作系统会把部分 内存数据转移到磁盘,应用服务器也可能根据最近最频繁使用Most Recently Used)算法把部分不活跃的会话转储到磁盘,甚至可能抛出内存不足异常。在大规模系统中,串行化会话的代价是很昂贵的。当会话不再需要时,应当及时 调用 HttpSession.invalidate()方法清除会话。HttpSession.invalidate()方法通常可以在应用的退出页面调 用。

25不要将数组声明为:public static final

26HashMap 的遍历效率讨论

经常遇到对 HashMap 中的 key value 值对的遍历操作,有如下两种方法:

<font color="#000000">Map&lt;String,String[]&gt; paraMap = new HashMap&lt;String, String[]&gt;();</font>

//第一个循环

<font color="#000000">Set&lt;String&gt; appFieldDefIds = paraMap.keySet();
for (String appFieldDefId : appFieldDefIds) {
String[] values = paraMap.get(appFieldDefId);
……
}</font>

//第二个循环

<font color="#000000">for(Entry&lt;String, String[]&gt; entry : paraMap.entrySet()){
String appFieldDefId = entry.getKey();
String[] values = entry.getValue();
…….
}</font>

第一种实现明显的效率不如第二种实现。

分析如下 Set<String> appFieldDefIds = paraMap.keySet(); 是先从 HashMap 中取得keySet代码如下:

<font color="#000000">public Set&lt;K&gt; keySet() {
Set&lt;K&gt; ks = keySet;
return (ks != null ? ks : (keySet = new KeySet()));
}

private class KeySet extends AbstractSet&lt;K&gt; {

public Iterator&lt;K&gt; iterator() {
return newKeyIterator();
}

public int size() {
return size;
}

public boolean contains(Object o) {
return containsKey(o);
}

public boolean remove(Object o) {
return HashMap.this.removeEntryForKey(o) != null;
}

public void clear() {
HashMap.this.clear();
}
}</font>

其实就是返回一个私有类 KeySet, 它是从 AbstractSet 继承而来,实现了 Set 接口。

再来看看 for/in 循环的语法

<font color="#000000">for(declaration : expression)
statement</font>

在执行阶段被翻译成如下各式

<font color="#000000">for(Iterator&lt;E&gt; #i = (expression).iterator(); #i.hashNext();){
declaration = #i.next();
statement
}</font>

因此在第一个 for 语句 for (String appFieldDefId : appFieldDefIds) 中调用了HashMap.keySet().iterator()而这个方法调用了 newKeyIterator()

<font color="#000000">Iterator&lt;K&gt; newKeyIterator() {
return new KeyIterator();
}

private class KeyIterator extends HashIterator&lt;K&gt; {
public K next() {
return nextEntry().getKey();
}
}</font>

所以在 for 中还是调用了在第二个循环 for(Entry<String, String[]> entry : paraMap.entrySet())中使用的 Iterator是如下的一个内部类

<font color="#000000">private class EntryIterator extends HashIterator&lt;Map.Entry&lt;K,V&gt;&gt; {
public Map.Entry&lt;K,V&gt; next() {
return nextEntry();
}
}</font>

此时第一个循环得到 key,第二个循环得到 HashMap Entry 效率就是从循环里面体现出来的第二个循环此致可以直接取 key value 值 而第一个循环还是得再利用 HashMap get(Object key)来取 value 值现在看看 HashMap get(Object key)方法

<font color="#000000">public V get(Object key) {
Object k = maskNull(key);
int hash = hash(k);
int i = indexFor(hash, table.length); //Entry[] table
Entry&lt;K,V&gt; e = table;
while (true) {
if (e == null)
return null;
if (e.hash == hash &amp;&amp; eq(k, e.key))
return e.value;
e = e.next;
}
}</font>

其实就是再次利用 Hash 值取出相应的 Entry 做比较得到结果,所以使用第一中循环相当于两次进入 HashMap Entry中而第二个循环取得 Entry 的值之后直接取 key value,效率比第一个循环高。其实按照Map 的概念来看也应该是用第二个循环好一点,它本 来就是 key value 的值对,将 keyvalue 分开操作在这里不是个好选择。

27array(数组) ArryList 的使用array[]):最高效;但是其容量固定且无法动态改变;ArrayList容量可动态增长;但牺牲效率;基于效率和类型检验,应尽可能使用 array,无法确定数组大小时才使用 ArrayListArrayList Array 的复杂版本ArrayList 内部封装了一个 Object 类型的数组,从一般的意义来说,它和数组没有本质的差别,甚至于 ArrayList 的许多方法,如 IndexIndexOfContainsSort 等都是在内部数组的基础上直接调用 Array 的对应方法。ArrayList 存入对象时,抛弃类型信息,所有对象屏蔽为 Object,编译时不检查类型,但是运行时会报错。注:jdk5 中加入了对泛型的支持,已经可以在使用 ArrayList 时进行类型检查。从这一点上看来,ArrayList 与数组的区别主要就是由于动态增容的效率问题了

28、尽量使用 HashMap ArrayList ,除非必要,否则不推荐使用 HashTable Vector ,后者由于使用同步机制,而导致了性能的开销。

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