可供程序利用的資源(內存、CPU時間、網絡帶寬等)是有限的,優化的目的就是讓程序用盡可能少的資源完成預定的任務。優化通常包含兩方面的內容:減小代碼的體積,提高代碼的運行效率。本文討論的主要是如何提高代碼的效率。
在 Java程序中,性能問題的大部分原因并不在于Java語言,而是在于程序本身。養成好的代碼編寫習慣非常重要,比如正確地、巧妙地運用 java.lang.String類和java.util.Vector類,它能夠顯著地提高程序的性能。下面我們就來具體地分析一下這方面的問題。
1、 盡量指定類的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。為String類指定final防止了人們覆蓋length()方法。另外,如果指定一個類為final,則該類所有的方法都是final。Java編譯器會尋找機會內聯(inline)所有的final方法(這和具體的編譯器實現有關)。此舉能夠使性能平均提高 50% 。
2、 盡量重用對象。特別是String 對象的使用中,出現字符串連接情況時應用StringBuffer 代替。由于系統不僅要花時間生成對象,以后可能還需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、 盡量使用局部變量,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(Stack)中,速度較快。其他變量,如靜態變量、實例變量等,都在堆(Heap)中創建,速度較慢。另外,依賴于具體的編譯器/JVM,局部變量還可能得到進一步優化。請參見《盡可能使用堆棧變量》。
4、 不要重復初始化變量 默認情況下,調用類的構造函數時, Java會把變量初始化成確定的值:所有的對象被設置成null,整數變量(byte、 short、int、long)設置成0,float和double變量設置成0.0,邏輯值設置成false。當一個類從另一個類派生時,這一點尤其應該注意,因為用new關鍵詞創建一個對象時,構造函數鏈中的所有構造函數都會被自動調用。
5、 在JAVA + ORACLE 的應用系統開發中,java中內嵌的SQL語句盡量使用大寫的形式,以減輕ORACLE解析器的解析負擔。
6、 Java 編程過程中,進行數據庫連接、I/O流操作時務必小心,在使用完畢后,即使關閉以釋放資源。因為對這些大對象的操作會造成系統大的開銷,稍有不慎,會導致嚴重的后果。
7、 由于JVM的有其自身的GC機制,不需要程序開發者的過多考慮,從一定程度上減輕了開發者負擔,但同時也遺漏了隱患,過分的創建對象會消耗系統的大量內存,嚴重時會導致內存泄露,因此,保證過期對象的及時回收具有重要意義。JVM回收垃圾的條件是:對象不在被引用;然而,JVM的GC并非十分的機智,即使對象滿足了垃圾回收的條件也不一定會被立即回收。所以,建議我們在對象使用完畢,應手動置成null。
8、 在使用同步機制時,應盡量使用方法同步代替代碼塊同步。
9、 盡量減少對變量的重復計算
例如:for(int i = 0;i < list.size; i ++) {
…
}
應替換為:
for(int i = 0,int len = list.size();i < len; i ++) {
…
}
10、盡量采用lazy loading 的策略,即在需要的時候才開始創建。
例如: String str = “aaa”;
if(i == 1) {
list.add(str);
}
應替換為:
if(i == 1) {
String str = “aaa”;
list.add(str);
}
11、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(Native)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,VM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。 異常只能用于錯誤處理,不應該用來控制程序流程。
12、不要在循環中使用:Try {
} catch() {
}
應把其放置在最外層。
13、StringBuffer 的使用:
StringBuffer表示了可變的、可寫的字符串。
有三個構造方法 :
StringBuffer (); //默認分配16個字符的空間
StringBuffer (int size); //分配size個字符的空間
StringBuffer (String str); //分配16個字符+str.length()個字符空間
你可以通過StringBuffer的構造函數來設定它的初始化容量,這樣可以明顯地提升性能。這里提到的構造函數是 StringBuffer(int length),length參數表示當前的StringBuffer能保持的字符數量。你也可以使用 ensureCapacity(int minimumcapacity)方法在StringBuffer對象創建之后設置它的容量。首先我們看看 StringBuffer的缺省行為,然后再找出一條更好的提升性能的途徑。
StringBuffer在內部維護一個字符數組,當你使用缺省的構造函數來創建StringBuffer對象的時候,因為沒有設置初始化字符長度,StringBuffer的容量被初始化為16個字符,也就是說缺省容量就是16個字符。當StringBuffer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,也就是(2*舊值+2)。如果你使用缺省值,初始化之后接著往里面追加字符,在你追加到第16個字符的時候它會將容量增加到34(2*16+2),當追加到34個字符的時候就會將容量增加到 70(2*34+2)。無論何事只要StringBuffer到達它的最大容量它就不得不創建一個新的字符數組然后重新將舊字符和新字符都拷貝一遍――這也太昂貴了點。所以總是給StringBuffer設置一個合理的初始化容量值是錯不了的,這樣會帶來立竿見影的性能增益。
StringBuffer初始化過程的調整的作用由此可見一斑。所以,使用一個合適的容量值來初始化StringBuffer永遠都是一個最佳的建議。
14、合理的使用Java類 java.util.Vector。
簡單地說,一個Vector就是一個java.lang.Object實例的數組。Vector與數組相似,它的元素可以通過整數形式的索引訪問。但是,Vector類型的對象在創建之后,對象的大小能夠根據元素的增加或者刪除而擴展、縮小。請考慮下面這個向Vector加入元素的例子:
Object obj = new Object();
Vector v = new Vector(100000);
for(int I=0;
I<100000; I++) { v.add(0,obj); }
除非有絕對充足的理由要求每次都把新元素插入到Vector的前面,否則上面的代碼對性能不利。在默認構造函數中,Vector的初始存儲能力是10個元素,如果新元素加入時存儲能力不足,則以后存儲能力每次加倍。Vector類就象StringBuffer類一樣,每次擴展存儲能力時,所有現有的元素都要復制到新的存儲空間之中。下面的代碼片段要比前面的例子快幾個數量級:
Object obj = new Object();
Vector v = new Vector(100000);
for(int I=0; I<100000; I++) { v.add(obj); }
同樣的規則也適用于Vector類的remove()方法。由于Vector中各個元素之間不能含有“空隙”,刪除除最后一個元素之外的任意其他元素都導致被刪除元素之后的元素向前移動。也就是說,從Vector刪除最后一個元素要比刪除第一個元素“開銷”低好幾倍。
假設要從前面的Vector刪除所有元素,我們可以使用這種代碼:
for(int I=0; I<100000; I++)
{
v.remove(0);
}
但是,與下面的代碼相比,前面的代碼要慢幾個數量級:
for(int I=0; I<100000; I++)
{
v.remove(v.size()-1);
}
從Vector類型的對象v刪除所有元素的最好方法是:
v.removeAllElements();
假設Vector類型的對象v包含字符串“Hello”。考慮下面的代碼,它要從這個Vector中刪除“Hello”字符串:
String s = "Hello";
int i = v.indexOf(s);
if(I != -1) v.remove(s);
這些代碼看起來沒什么錯誤,但它同樣對性能不利。在這段代碼中,indexOf()方法對v進行順序搜索尋找字符串“Hello”,remove(s)方法也要進行同樣的順序搜索。改進之后的版本是:
String s = "Hello";
int i = v.indexOf(s);
if(I != -1) v.remove(i);
這個版本中我們直接在remove()方法中給出待刪除元素的精確索引位置,從而避免了第二次搜索。一個更好的版本是:
String s = "Hello"; v.remove(s);
最后,我們再來看一個有關Vector類的代碼片段:
for(int I=0; I++;I < v.length)
如果v包含100,000個元素,這個代碼片段將調用v.size()方法100,000次。雖然size方法是一個簡單的方法,但它仍舊需要一次方法調用的開銷,至少JVM需要為它配置以及清除堆棧環境。在這里,for循環內部的代碼不會以任何方式修改Vector類型對象v的大小,因此上面的代碼最好改寫成下面這種形式:
int size = v.size(); for(int I=0; I++;I<size)
雖然這是一個簡單的改動,但它仍舊贏得了性能。畢竟,每一個CPU周期都是寶貴的。
15、當復制大量數據時,使用System.arraycopy()命令。
16、代碼重構:增強代碼的可讀性。
例如:
public class ShopCart {
private List carts ;
…
public void add (Object item) {
if(carts == null) {
carts = new ArrayList();
}
crts.add(item);
}
public void remove(Object item) {
if(carts. contains(item)) {
carts.remove(item);
}
}
public List getCarts() {
//返回只讀列表
return Collections.unmodifiableList(carts);
}
//不推薦這種方式
//this.getCarts().add(item);
}