40個(gè)小技巧，幫你Java性能優(yōu)化

美男子玩編程

在JAVA程序中，性能問題的大部分原因并不在于JAVA語言，而是程序本身。養(yǎng)成良好的編碼習(xí)慣非常重要，能夠顯著地提升程序性能。


1. 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)單來說，單例主要適用于以下三個(gè)方面：
第一，控制資源的使用，通過線程同步來控制資源的并發(fā)訪問；
第二，控制實(shí)例的產(chǎn)生，以達(dá)到節(jié)約資源的目的；
第三，控制數(shù)據(jù)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。



2. 盡量避免隨意使用靜態(tài)變量

當(dāng)某個(gè)對(duì)象被定義為static變量所引用，那么GC通常是不會(huì)回收這個(gè)對(duì)象所占有的內(nèi)存，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類同步，如果A類不會(huì)卸載，那么b對(duì)象會(huì)常駐內(nèi)存，直到程序終止。



3. 盡量避免過多過常地創(chuàng)建Java對(duì)象

盡量避免在經(jīng)常調(diào)用的方法，循環(huán)中new對(duì)象，由于系統(tǒng)不僅要花費(fèi)時(shí)間來創(chuàng)建對(duì)象，而且還要花時(shí)間對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行垃圾回收和處理，在我們可以控制的范圍內(nèi)，最大限度地重用對(duì)象，最好能用基本的數(shù)據(jù)類型或數(shù)組來替代對(duì)象。



4. 盡量使用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，為String類指定final防止了使用者覆蓋length()方法。另外，如果一個(gè)類是final的，則該類所有方法都是final的。java編譯器會(huì)尋找機(jī)會(huì)內(nèi)聯(lián)（inline）所有的final方法（這和具體的編譯器實(shí)現(xiàn)有關(guān)），此舉能夠使性能平均提高50%。
如：讓訪問實(shí)例內(nèi)變量的getter/setter方法變成final：
簡(jiǎn)單的getter/setter方法應(yīng)該被置成final，這會(huì)告訴編譯器，這個(gè)方法不會(huì)被重載，所以，可以變成”inlined”,例子：
class MAF {
public void setSize (int size) {
_size = size;
}
private int _size;
}
更正
class DAF_fixed {
final public void setSize (int size) {
_size = size;
}
private int _size;
}



5. 盡量使用局部變量


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（Stack）中，速度較快；其他變量，如靜態(tài)變量、實(shí)例變量等，都在堆（Heap）中創(chuàng)建，速度較慢。



6. 盡量處理好包裝類型和基本類型兩者的使用場(chǎng)所

雖然包裝類型和基本類型在使用過程中是可以相互轉(zhuǎn)換，但它們兩者所產(chǎn)生的內(nèi)存區(qū)域是完全不同的，基本類型數(shù)據(jù)產(chǎn)生和處理都在棧中處理，包裝類型是對(duì)象，是在堆中產(chǎn)生實(shí)例。在集合類對(duì)象，有對(duì)象方面需要的處理適用包裝類型，其他的處理提倡使用基本類型。



7. 慎用synchronized，盡量減小synchronize的方法

都知道，實(shí)現(xiàn)同步是要很大的系統(tǒng)開銷作為代價(jià)的，甚至可能造成死鎖，所以盡量避免無謂的同步控制。synchronize方法被調(diào)用時(shí)，直接會(huì)把當(dāng)前對(duì)象鎖了，在方法執(zhí)行完之前其他線程無法調(diào)用當(dāng)前對(duì)象的其他方法。所以，synchronize的方法盡量減小，并且應(yīng)盡量使用方法同步代替代碼塊同步。



8. 盡量不要使用finalize方法


實(shí)際上，將資源清理放在finalize方法中完成是非常不好的選擇，由于GC的工作量很大，尤其是回收Young代內(nèi)存時(shí)，大都會(huì)引起應(yīng)用程序暫停，所以再選擇使用finalize方法進(jìn)行資源清理，會(huì)導(dǎo)致GC負(fù)擔(dān)更大，程序運(yùn)行效率更差。



9. 盡量使用基本數(shù)據(jù)類型代替對(duì)象


String str = "hello";
上面這種方式會(huì)創(chuàng)建一個(gè)“hello”字符串，而且JVM的字符緩存池還會(huì)緩存這個(gè)字符串；
String str = new String("hello");
此時(shí)程序除創(chuàng)建字符串外，str所引用的String對(duì)象底層還包含一個(gè)char[]數(shù)組，這個(gè)char[]數(shù)組依次存放了h,e,l,l,o

10. 多線程在未發(fā)生線程安全前提下應(yīng)盡量使用HashMap、ArrayList


HashTable、Vector等使用了同步機(jī)制，降低了性能。



11. 盡量合理的創(chuàng)建HashMap

當(dāng)你要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)比較大的hashMap時(shí)，充分利用這個(gè)構(gòu)造函數(shù)
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);
避免HashMap多次進(jìn)行了hash重構(gòu),擴(kuò)容是一件很耗費(fèi)性能的事，在默認(rèn)中initialCapacity只有16，而loadFactor是 0.75，需要多大的容量，你最好能準(zhǔn)確的估計(jì)你所需要的最佳大小，同樣的Hashtable，Vectors也是一樣的道理。



12. 盡量減少對(duì)變量的重復(fù)計(jì)算


for(int i=0;ilist.size();i++)
應(yīng)該改為：
for(int i=0,len=list.size();ilen;i++)
并且在循環(huán)中應(yīng)該避免使用復(fù)雜的表達(dá)式，在循環(huán)中，循環(huán)條件會(huì)被反復(fù)計(jì)算，如果不使用復(fù)雜表達(dá)式，而使循環(huán)條件值不變的話，程序?qū)��?huì)運(yùn)行的更快。



13. 盡量避免不必要的創(chuàng)建

A a = new A();
if(i==1){
list.add(a);
}
應(yīng)該改為：
if(i==1){
  A a = new A();
  list.add(a);
}



14. 盡量在finally塊中釋放資源

程序中使用到的資源應(yīng)當(dāng)被釋放，以避免資源泄漏，這最好在finally塊中去做。不管程序執(zhí)行的結(jié)果如何，finally塊總是會(huì)執(zhí)行的，以確保資源的正確關(guān)閉。




15. 盡量使用移位來代替'a/b'的操作

"/"是一個(gè)代價(jià)很高的操作，使用移位的操作將會(huì)更快和更有效，如：
int num = a / 4;
int num = a / 8;
應(yīng)該改為：
int num = a >> 2;
int num = a >> 3;
但注意的是使用移位應(yīng)添加注釋，因?yàn)橐莆徊僮鞑恢庇^，比較難理解。



16.盡量使用移位來代替'a*b'的操作

同樣的，對(duì)于'*'操作，使用移位的操作將會(huì)更快和更有效，如：
int num = a * 4;
int num = a * 8;
應(yīng)該改為：
int num = a 2;
int num = a 3;



17. 盡量確定StringBuffer的容量

StringBuffer 的構(gòu)造器會(huì)創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)大�。ㄍǔＪ�16）的字符數(shù)組。在使用中，如果超出這個(gè)大小，就會(huì)重新分配內(nèi)存，創(chuàng)建一個(gè)更大的數(shù)組，并將原先的數(shù)組復(fù)制過來，再丟棄舊的數(shù)組。在大多數(shù)情況下，你可以在創(chuàng)建 StringBuffer的時(shí)候指定大小，這樣就避免了在容量不夠的時(shí)候自動(dòng)增長(zhǎng)，以提高性能。
StringBuffer buffer = new StringBuffer(1000);



18. 盡量早釋放無用對(duì)象的引用

大部分時(shí)，方法局部引用變量所引用的對(duì)象會(huì)隨著方法結(jié)束而變成垃圾，因此，大部分時(shí)候程序無需將局部，引用變量顯式設(shè)為null。

Public void test(){
Object obj = new Object();
……
Obj=null;
}
上面這個(gè)就沒必要了，隨著方法test()的執(zhí)行完成，程序中obj引用變量的作用域就結(jié)束了。但是如果是改成下面：
Public void test(){
Object obj = new Object();
……
Obj=null;
//執(zhí)行耗時(shí)，耗內(nèi)存操作；或調(diào)用耗時(shí)，耗內(nèi)存的方法
……
}
這時(shí)候就有必要將obj賦值為null，可以盡早的釋放對(duì)Object對(duì)象的引用。



19. 盡量避免使用二維數(shù)組

二維數(shù)據(jù)占用的內(nèi)存空間比一維數(shù)組多得多，大概10倍以上。



20. 盡量避免使用split

除非是必須的，否則應(yīng)該避免使用split，split由于支持正則表達(dá)式，所以效率比較低，如果是頻繁的幾十，幾百萬的調(diào)用將會(huì)耗費(fèi)大量資源，如果確實(shí)需要頻繁的調(diào)用split，可以考慮使用apache的StringUtils.split(string,char)，頻繁split的可以緩存結(jié)果。



21. ArrayList & LinkedList

一個(gè)是線性表，一個(gè)是鏈表，一句話，隨機(jī)查詢盡量使用ArrayList，ArrayList優(yōu)于LinkedList，LinkedList還要移動(dòng)指針，添加刪除的操作LinkedList優(yōu)于ArrayList，ArrayList還要移動(dòng)數(shù)據(jù)，不過這是理論性分析，事實(shí)未必如此，重要的是理解好2者得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對(duì)癥下藥。



22. 盡量使用System.arraycopy ()代替通過來循環(huán)復(fù)制數(shù)組

System.arraycopy() 要比通過循環(huán)來復(fù)制數(shù)組快的多。



23. 盡量緩存經(jīng)常使用的對(duì)象

盡可能將經(jīng)常使用的對(duì)象進(jìn)行緩存，可以使用數(shù)組，或HashMap的容器來進(jìn)行緩存，但這種方式可能導(dǎo)致系統(tǒng)占用過多的緩存，性能下降，推薦可以使用一些第三方的開源工具，如EhCache，Oscache進(jìn)行緩存，他們基本都實(shí)現(xiàn)了FIFO/FLU等緩存算法。



24. 盡量避免非常大的內(nèi)存分配

有時(shí)候問題不是由當(dāng)時(shí)的堆狀態(tài)造成的，而是因?yàn)榉峙涫�敗造成的。分配的�?nèi)存塊都必須是連續(xù)的，而隨著堆越來越滿，找到較大的連續(xù)塊越來越困難。



25. 慎用異常

當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)異常時(shí)，需要收集一個(gè)棧跟蹤(stack track)，這個(gè)棧跟蹤用于描述異常是在何處創(chuàng)建的。構(gòu)建這些棧跟蹤時(shí)需要為運(yùn)行時(shí)棧做一份快照，正是這一部分開銷很大。
當(dāng)需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) Exception 時(shí)，JVM 不得不說：先別動(dòng)，我想就您現(xiàn)在的樣子存一份快照，所以暫時(shí)停止入棧和出棧操作。棧跟蹤不只包含運(yùn)行時(shí)棧中的一兩個(gè)元素，而是包含這個(gè)棧中的每一個(gè)元素。
如果創(chuàng)建一個(gè) Exception ，就得付出代價(jià)，好在捕獲異常開銷不大，因此可以使用 try-catch 將核心內(nèi)容包起來。從技術(shù)上講，你甚至可以隨意地拋出異常，而不用花費(fèi)很大的代價(jià)。
招致性能損失的并不是 throw 操作——盡管在沒有預(yù)先創(chuàng)建異常的情況下就拋出異常是有點(diǎn)不尋常。真正要花代價(jià)的是創(chuàng)建異常，幸運(yùn)的是，好的編程習(xí)慣已教會(huì)我們，不應(yīng)該不管三七二十一就拋出異常。異常是為異常的情況而設(shè)計(jì)的，使用時(shí)也應(yīng)該牢記這一原則。



26. 盡量重用對(duì)象

特別是String對(duì)象的使用中，出現(xiàn)字符串連接情況時(shí)應(yīng)使用StringBuffer代替，由于系統(tǒng)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。因此生成過多的對(duì)象將會(huì)給程序的性能帶來很大的影響。



27. 不要重復(fù)初始化變量

默認(rèn)情況下，調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，java會(huì)把變量初始化成確定的值，所有的對(duì)象被設(shè)置成null，整數(shù)變量設(shè)置成0，float和double變量設(shè)置成0.0，邏輯值設(shè)置成false。當(dāng)一個(gè)類從另一個(gè)類派生時(shí)，這一點(diǎn)尤其應(yīng)該注意，因?yàn)橛胣ew關(guān)鍵字創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象時(shí)，構(gòu)造函數(shù)鏈中的所有構(gòu)造函數(shù)都會(huì)被自動(dòng)調(diào)用。
這里有個(gè)注意，給成員變量設(shè)置初始值但需要調(diào)用其他方法的時(shí)候，最好放在一個(gè)方法。比如initXXX()中，因?yàn)橹苯诱{(diào)用某方法賦值可能會(huì)因?yàn)轭惿形闯跏蓟�而拋空指針異常，如：public int state = this.getState()。



28. SQL規(guī)范

在java+Oracle的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中，java中內(nèi)嵌的SQL語言應(yīng)盡量使用大寫形式，以減少Oracle解析器的解析負(fù)擔(dān)。



29. 及時(shí)釋放資源

在java編程過程中，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫連接，I/O流操作，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)大的開銷。
微信搜索公眾號(hào)：Java項(xiàng)目精選，回復(fù)：java 領(lǐng)取資料 。



30. 過分的創(chuàng)建對(duì)象會(huì)消耗系統(tǒng)的大量?jī)?nèi)存

嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，因此，保證過期的對(duì)象的及時(shí)回收具有重要意義。JVM的GC并非十分智能，因此建議在對(duì)象使用完畢后，手動(dòng)設(shè)置成null。
31. 在使用同步機(jī)制時(shí)，應(yīng)盡量使用方法同步代替代碼塊同步。
32. 不要在循環(huán)中使用Try/Catch語句，應(yīng)把Try/Catch放在循環(huán)最外層



33. 通過StringBuffer的構(gòu)造函數(shù)來設(shè)定它的初始化容量，可以明顯提升性能

StringBuffer的默認(rèn)容量為16，當(dāng)StringBuffer的容量達(dá)到最大容量時(shí)，它會(huì)將自身容量增加到當(dāng)前的2倍+2，也就是2*n+2。無論何時(shí)，只要StringBuffer到達(dá)它的最大容量，它就不得不創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象數(shù)組，然后復(fù)制舊的對(duì)象數(shù)組，這會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間。所以給StringBuffer設(shè)置一個(gè)合理的初始化容量值，是很有必要的！



34. 合理使用java.util.Vector

Vector與StringBuffer類似，每次擴(kuò)展容量時(shí)，所有現(xiàn)有元素都要賦值到新的存儲(chǔ)空間中。Vector的默認(rèn)存儲(chǔ)能力為10個(gè)元素，擴(kuò)容加倍。
vector.add(index,obj) 這個(gè)方法可以將元素obj插入到index位置，但index以及之后的元素依次都要向下移動(dòng)一個(gè)位置（將其索引加 1）。 除非必要，否則對(duì)性能不利。
同樣規(guī)則適用于remove(int index)方法，移除此向量中指定位置的元素。將所有后續(xù)元素左移（將其索引減 1）。返回此向量中移除的元素。所以刪除vector最后一個(gè)元素要比刪除第1個(gè)元素開銷低很多。刪除所有元素最好用removeAllElements()方法。
如果要?jiǎng)h除vector里的一個(gè)元素可以使用 vector.remove(obj)；而不必自己檢索元素位置，再刪除，如int index = indexOf（obj）;vector.remove(index)。



35. 不用new關(guān)鍵字創(chuàng)建對(duì)象的實(shí)例

用new關(guān)鍵詞創(chuàng)建類的實(shí)例時(shí)，構(gòu)造函數(shù)鏈中的所有構(gòu)造函數(shù)都會(huì)被自動(dòng)調(diào)用。但如果一個(gè)對(duì)象實(shí)現(xiàn)了Cloneable接口，我們可以調(diào)用它的clone()方法。clone()方法不會(huì)調(diào)用任何類構(gòu)造函數(shù)。
下面是Factory模式的一個(gè)典型實(shí)現(xiàn)：
public static Credit getNewCredit()
{
return new Credit();
}
改進(jìn)后的代碼使用clone()方法：
private static Credit BaseCredit = new Credit();
public static Credit getNewCredit()
{
return (Credit)BaseCredit.clone();
}



36. HaspMap的遍歷：

MapString, String[]> paraMap = new HashMapString, String[]>();
for( EntryString, String[]> entry : paraMap.entrySet() )
{
String appFieldDefId = entry.getKey();
String[] values = entry.getValue();
}
利用散列值取出相應(yīng)的Entry做比較得到結(jié)果，取得entry的值之后直接取key和value。



37. array(數(shù)組)和ArrayList的使用

array 數(shù)組效率最高，但容量固定，無法動(dòng)態(tài)改變，ArrayList容量可以動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)，但犧牲了效率。




38. 單線程應(yīng)盡量使用 HashMap, ArrayList

除非必要，否則不推薦使用HashTable,Vector，它們使用了同步機(jī)制，而降低了性能。



39. StringBuffer,StringBuilder的區(qū)別

java.lang.StringBuffer 線程安全的可變字符序列。一個(gè)類似于String的字符串緩沖區(qū)，但不能修改。StringBuilder與該類相比，通常應(yīng)該優(yōu)先使用StringBuilder類，因?yàn)樗�支持所有相同的操作，但由于它不�?zhí)行同步，所以速度更快。
為了獲得更好的性能，在構(gòu)造StringBuffer或StringBuilder時(shí)應(yīng)盡量指定她的容量。當(dāng)然如果不超過16個(gè)字符時(shí)就不用了。 相同情況下，使用StringBuilder比使用StringBuffer僅能獲得10%~15%的性能提升，但卻要冒多線程不安全的風(fēng)險(xiǎn)。綜合考慮還是建議使用StringBuffer。



40. 考慮使用靜態(tài)方法

如果你沒有必要去訪問對(duì)象的外部，那么就使你的方法成為靜態(tài)方法。它會(huì)被更快地調(diào)用，因?yàn)樗�不需要一個(gè)虛擬函數(shù)導(dǎo)向表。這同時(shí)也是一個(gè)很好的實(shí)踐，因?yàn)樗�告訴你如何區(qū)分方法的性質(zhì)，調(diào)用這個(gè)方法不會(huì)改變對(duì)象的狀態(tài)。
以上僅是Java方面編程時(shí)的性能優(yōu)化，性能優(yōu)化大部分都是在時(shí)間、效率、代碼結(jié)構(gòu)層次等方面的權(quán)衡，各有利弊，不要把上面內(nèi)容當(dāng)成教條，或許有些對(duì)我們實(shí)際工作適用，有些不適用，還望根據(jù)實(shí)際工作場(chǎng)景進(jìn)行取舍，活學(xué)活用，變通為宜。