java编程中的性能提升
软件产品犹如一栋大楼，大楼在建设初期，会有楼房规划，建筑构想，打牢地基，后面才是施工人员进行进行实质性的建设。要保证软件产品的高质量，优秀的架构，优秀的产品设计，是产生高质量的前提。同时，没有过硬的编码实现，一样得不到预期的效果。纵观现在的产品，产品架构没多大差别，基本运用基线版本进行局点定制。而系统中的一些功能性能常常不过关，问题往往就出在编码实现上。这块是开发人员在开发过程中需要注意的。在JAVA程序中，性能问题的大部分原因并不在于JAVA语言，而是程序本身。养成良好的编码习惯非常重要，能够显著地提升程序性能。下面针对几个要点来讲解下java编程中的性能提升。
1. 尽量在合适的场合使用单例
使用单例可以减轻加载的负担，缩短加载的时间，提高加载的效率，但并不是所有地方都适用于单例，简单来说，单例主要适用于以下三个方面：
第一，控制资源的使用，通过线程同步来控制资源的并发访问；
第二，控制实例的产生，以达到节约资源的目的；
第三，控制数据共享，在不建立直接关联的条件下，让多个不相关的进程或线程之间实现通信。
2. 尽量避免随意使用静态变量
要知道，当某个对象被定义为static变量所引用，那么GC通常是不会回收这个对象所占有的内存，如
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此时静态变量b的生命周期与A类同步，如果A类不会卸载，那么b对象会常驻内存，直到程序终止。
3. 尽量避免过多过常的创建Java对象
尽量避免在经常调用的方法，循环中new对象，由于系统不仅要花费时间来创建对象，而且还要花时间对这些对象进行垃圾回收和处理，在我们可以控制的范围内，最大限度的重用对象，最好能用基本的数据类型或数组来替代对象。
4. 尽量使用final修饰符
带有final修饰符的类是不可派生的。在JAVA核心API中，有许多应用final的例子，例如java.lang.String，为String类指定final防止了使用者覆盖length()方法。另外，如果一个类是final的，则该类所有方法都是final的。java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%。
如：让访问实例内变量的getter/setter方法变成”final：
简单的getter/setter方法应该被置成final，这会告诉编译器，这个方法不会被重载，所以，可以变成”inlined”,例子：
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5. 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。
6. 尽量处理好包装类型和基本类型两者的使用场所
虽然包装类型和基本类型在使用过程中是可以相互转换，但它们两者所产生的内存区域是完全不同的，基本类型数据产生和处理都在栈中处理，包装类型是对象，是在堆中产生实例。在集合类对象，有对象方面需要的处理适用包装类型，其他的处理提倡使用基本类型。
7. 慎用synchronized，尽量减小synchronize的方法
都知道，实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。synchronize方法被调用时，直接会把当前对象锁 了，在方法执行完之前其他线程无法调用当前对象的其他方法。所以synchronize的方法尽量小，并且应尽量使用方法同步代替代码块同步。
9. 尽量不要使用finalize方法
实际上，将资源清理放在finalize方法中完成是非常不好的选择，由于GC的工作量很大，尤其是回收Young代内存时，大都会引起应用程序暂停，所以再选择使用finalize方法进行资源清理，会导致GC负担更大，程序运行效率更差。
10. 尽量使用基本数据类型代替对象
String str = "hello";
上面这种方式会创建一个“hello”字符串，而且JVM的字符缓存池还会缓存这个字符串；
String str = new String("hello");
此时程序除创建字符串外，str所引用的String对象底层还包含一个char[]数组，这个char[]数组依次存放了h,e,l,l,o
11. 多线程在未发生线程安全前提下应尽量使用HashMap、ArrayList
HashTable、Vector等使用了同步机制，降低了性能。
12. 尽量合理的创建HashMap
当你要创建一个比较大的hashMap时，充分利用这个构造函数
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避免HashMap多次进行了hash重构,扩容是一件很耗费性能的事，在默认中initialCapacity只有16，而loadFactor是 0.75，需要多大的容量，你最好能准确的估计你所需要的最佳大小，同样的Hashtable，Vectors也是一样的道理。
13. 尽量减少对变量的重复计算
如：
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应该改为
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并且在循环中应该避免使用复杂的表达式，在循环中，循环条件会被反复计算，如果不使用复杂表达式，而使循环条件值不变的话，程序将会运行的更快。
14. 尽量避免不必要的创建
如：
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应该改为
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15. 尽量在finally块中释放资源
程序中使用到的资源应当被释放，以避免资源泄漏。这最好在finally块中去做。不管程序执行的结果如何，finally块总是会执行的，以确保资源的正确关闭。
16. 尽量使用移位来代替‘a/b‘的操作
"/"是一个代价很高的操作，使用移位的操作将会更快和更有效
如
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应该改为
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但注意的是使用移位应添加注释，因为移位操作不直观，比较难理解
17.尽量使用移位来代替‘a*b‘的操作
同样的，对于‘*‘操作，使用移位的操作将会更快和更有效
如
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应该改为
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18. 尽量确定StringBuffer的容量
StringBuffer 的构造器会创建一个默认大小（通常是16）的字符数组。在使用中，如果超出这个大小，就会重新分配内存，创建一个更大的数组，并将原先的数组复制过来，再 丢弃旧的数组。在大多数情况下，你可以在创建 StringBuffer的时候指定大小，这样就避免了在容量不够的时候自动增长，以提高性能。
如：
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19. 尽量早释放无用对象的引用
大部分时，方法局部引用变量所引用的对象 会随着方法结束而变成垃圾，因此，大部分时候程序无需将局部，引用变量显式设为null。
例如：
Java代码
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上面这个就没必要了，随着方法test()的执行完成，程序中obj引用变量的作用域就结束了。但是如果是改成下面：
Java代码
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这时候就有必要将obj赋值为null，可以尽早的释放对Object对象的引用。
20. 尽量避免使用二维数组
二维数据占用的内存空间比一维数组多得多，大概10倍以上。
21. 尽量避免使用split
除非是必须的，否则应该避免使用split，split由于支持正则表达式，所以效率比较低，如果是频繁的几十，几百万的调用将会耗费大量资源，如果确实需要频繁的调用split，可以考虑使用apache的StringUtils.split(string,char)，频繁split的可以缓存结果。
22. ArrayList & LinkedList
一个是线性表，一个是链表，一句话，随机查询尽量使用ArrayList，ArrayList优于LinkedList，LinkedList还要移动指针，添加删除的操作LinkedList优于ArrayList，ArrayList还要移动数据，不过这是理论性分析，事实未必如此，重要的是理解好2者得数据结构，对症下药。
23. 尽量使用System.arraycopy ()代替通过来循环复制数组
System.arraycopy() 要比通过循环来复制数组快的多
24. 尽量缓存经常使用的对象
尽可能将经常使用的对象进行缓存，可以使用数组，或HashMap的容器来进行缓存，但这种方式可能导致系统占用过多的缓存，性能下降，推荐可以使用一些第三方的开源工具，如EhCache，Oscache进行缓存，他们基本都实现了FIFO/FLU等缓存算法。
25. 尽量避免非常大的内存分配
有时候问题不是由当时的堆状态造成的，而是因为分配失败造成的。分配的内存块都必须是连续的，而随着堆越来越满，找到较大的连续块越来越困难。
26. 慎用异常
当创建一个异常时，需要收集一个栈跟踪(stack track)，这个栈跟踪用于描述异常是在何处创建的。构建这些栈跟踪时需要为运行时栈做一份快照，正是这一部分开销很大。当需要创建一个 Exception 时，JVM 不得不说：先别动，我想就您现在的样子存一份快照，所以暂时停止入栈和出栈操作。栈跟踪不只包含运行时栈中的一两个元素，而是包含这个栈中的每一个元素。
如果您创建一个 Exception ，就得付出代价。好在捕获异常开销不大，因此可以使用 try-catch 将核心内容包起来。从技术上讲，您甚至可以随意地抛出异常，而不用花费很大的代价。招致性能损失的并不是 throw 操作——尽管在没有预先创建异常的情况下就抛出异常是有点不寻常。真正要花代价的是创建异常。幸运的是，好的编程习惯已教会我们，不应该不管三七二十一就抛出异常。异常是为异常的情况而设计的，使用时也应该牢记这一原则。
27. 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使用StringBuffer代替，由于系统不仅要花时间生成对象，以后可能还需要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。
28. 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，整数变量设置成0，float和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，因为用new关键字创建一个对象时，构造函数链中的所有构造函数都会被自动调用。
这里有个注意，给成员变量设置初始值但需要调用其他方法的时候，最好放在一个方法比如initXXX()中，因为直接调用某方法赋值可能会因为类尚未初始化而抛空指针异常，如：public int state = this.getState();
29. 在java+Oracle的应用系统开发中，java中内嵌的SQL语言应尽量使用大写形式，以减少Oracle解析器的解析负担。
30. 在java编程过程中，进行数据库连接，I/O流操作，在使用完毕后，及时关闭以释放资源。因为对这些大对象的操作会造成系统大的开销。
31. 过分的创建对象会消耗系统的大量内存，严重时，会导致内存泄漏，因此，保证过期的对象的及时回收具有重要意义。JVM的GC并非十分智能，因此建议在对象使用完毕后，手动设置成null。
32. 在使用同步机制时，应尽量使用方法同步代替代码块同步。
33. 不要在循环中使用Try/Catch语句，应把Try/Catch放在循环最外层
Error是获取系统错误的类，或者说是虚拟机错误的类。不是所有的错误Exception都能获取到的，虚拟机报错Exception就获取不到，必须用Error获取。
34. 通过StringBuffer的构造函数来设定他的初始化容量，可以明显提升性能
StringBuffer的默认容量为16，当StringBuffer的容量达到最大容量时，她会将自身容量增加到当前的2倍+2，也就是2*n+2。无论何时，只要StringBuffer到达她的最大容量，她就不得不创建一个新的对象数组，然后复制旧的对象数组，这会浪费很多时间。所以给StringBuffer设置一个合理的初始化容量值，是很有必要的！
35. 合理使用java.util.Vector
Vector与StringBuffer类似，每次扩展容量时，所有现有元素都要赋值到新的存储空间中。Vector的默认存储能力为10个元素，扩容加倍。
vector.add(index,obj) 这个方法可以将元素obj插入到index位置，但index以及之后的元素依次都要向下移动一个位置（将其索引加 1）。 除非必要，否则对性能不利。同样规则适用于remove(int index)方法，移除此向量中指定位置的元素。将所有后续元素左移（将其索引减 1）。返回此向量中移除的元素。所以删除vector最后一个元素要比删除第1个元素开销低很多。删除所有元素最好用removeAllElements()方法。
如果要删除vector里的一个元素可以使用 vector.remove(obj)；而不必自己检索元素位置，再删除，如int index = indexOf（obj）;vector.remove(index)；
38. 不用new关键字创建对象的实例
用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，我们可以调用她的clone()方法。clone()方法不会调用任何类构造函数。
下面是Factory模式的一个典型实现：
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改进后的代码使用clone()方法：
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39. 不要将数组声明为：public static final
40. HaspMap的遍历：
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利用散列值取出相应的Entry做比较得到结果，取得entry的值之后直接取key和value。
41. array(数组)和ArrayList的使用
array 数组效率最高，但容量固定，无法动态改变，ArrayList容量可以动态增长，但牺牲了效率。
42. 单线程应尽量使用 HashMap, ArrayList,除非必要，否则不推荐使用HashTable,Vector，她们使用了同步机制，而降低了性能。
43. StringBuffer,StringBuilder的区别在于：java.lang.StringBuffer 线程安全的可变字符序列。一个类似于String的字符串缓冲区，但不能修改。StringBuilder与该类相比，通常应该优先使用StringBuilder类，因为她支持所有相同的操作，但由于她不执行同步，所以速度更快。为了获得更好的性能，在构造StringBuffer或StringBuilder时应尽量指定她的容量。当然如果不超过16个字符时就不用了。 相同情况下，使用StringBuilder比使用StringBuffer仅能获得10%~15%的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。综合考虑还是建议使用StringBuffer。
44. 尽量使用基本数据类型代替对象。
45. 使用具体类比使用接口效率高，但结构弹性降低了，但现代IDE都可以解决这个问题。
46. 考虑使用静态方法，如果你没有必要去访问对象的外部，那么就使你的方法成为静态方法。她会被更快地调用，因为她不需要一个虚拟函数导向表。这同事也是一个很好的实践，因为她告诉你如何区分方法的性质，调用这个方法不会改变对象的状态。
47. 应尽可能避免使用内在的GET,SET方法。
48.避免枚举，浮点数的使用。
49、字符串操作
(A)StringBuffer 在线程安全时(比如涉及到多线程时)，用此方式进行字符串的拼接。
(B)StringBuilder 在非线程安全时，用此方式来拼接
(C)“+”号进行静态字符串的拼接
RePlaceAll()方法的使用：
java.lang.String.replaceAll() 方法给定的替换此字符串匹配给定的正则表达式替换每个子
声明
以下是java.lang.String.replaceAll()方法的声明
public String replaceAll(String regex, String replacement)参数
- regex -- 这是此字符串是要匹配的正则表达式.
- replacement --这是每个匹配项的字符串来代替.
返回值
此方法返回的结果字符串.
异常
- PatternSyntaxException -- 如果正则表达式的语法无效.
实例
下面的示例演示使用的java.lang.String.replaceAll()方法.
package com.yiibai;
import java.lang.*;
public class StringDemo {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "!!Tutorials!!Point", str2;
String substr = "**", regex = "!!";
// prints string1
System.out.println("String = " + str1);
/* replaces each substring of this string that matches the given
regular expression with the given replacement */
str2 = str1.replaceAll(regex, substr);
System.out.println("After Replacing = " + str2);
}
}
50、对于定义常量字符串，不要用new的方式来创建常量字符串，可以使用赋值方式为变量设置。
String str="abc"; * 引用数据类型肯定存放在堆中 栈中放置的是参数变量而不能放对象 对象只能放在堆中
*******************
它只创建一个对象 在堆中创建一个对String类的对象引用变量str(引用变量肯定是存放在堆里的)，然后查找栈中是否有"abc"，若没有则将"abc"存放进栈，并令str指向"abc",若已经存在则直接令str指向"abc".(也就是说引用变量本身只能存放在堆中 它的值是所指向的字符串abc 它的地址存放在栈中) 它创建多个"abc"字符串在内存中其实只存在一个对象而已，这样有利于节省内存空间同时在一定程度上提高程序运行速度
******************************
String str=new String("abc");* 所以通过new操作符的操作都是在堆完成的
******************************
它创建两个对象 abc对象和str引用对象 两个必须存放在堆中 str指向堆中的abc对象 也就是说 两个对象和str的地址全部存放在堆中 因为使用了new操作符 所以下面的例子里str2，str3和str4即使是值都为abc因为str2的地址在栈中 str3和str4的地址各自开辟空间 所以他们的地址肯定不一样了
但是它们的值是一样的 那就是abc
51、子串匹配查找 可以使用String.indexOf(String str)
int indexOf(int ch) 返回指定字符在此字符串中第一次出现处的索引。 int indexOf(int ch, int fromIndex) 从指定的索引开始搜索，返回在此字符串中第一次出现指定字符处的索引。 int indexOf(String str) 返回第一次出现的指定子字符串在此字符串中的索引。 int indexOf(String str, int fromIndex) 从指定的索引处开始，返回第一次出现的指定子字符串在此字符串中的索引。
matchs(String regex)方法性能最差，查看源码得知在每一次调用时，都要创建新的Pattern和matchs对象并重新编译正则表达式。
以下举几个实用优化的例子：
一、避免在循环条件中使用复杂表达式
在不做编译优化的情况下，在循环中，循环条件会被反复计算，如果不使用复杂表达式，而使循环条件值不变的话，程序将会运行的更快。例子：
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更正：
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二、为‘Vectors‘ 和 ‘Hashtables‘定义初始大小
JVM为Vector扩充大小的时候需要重新创建一个更大的数组，将原原先数组中的内容复制过来，最后，原先的数组再被回收。可见Vector容量的扩大是一个颇费时间的事。
通常，默认的10个元素大小是不够的。你最好能准确的估计你所需要的最佳大小。例子：
import java.util.Vector;
public class DIC {
public void addObjects (Object[] o) {
// if length > 10, Vector needs to expand
for (int i = 0; i< o.length;i++) {
v.add(o); // capacity before it can add more elements.
}
}
public Vector v = new Vector(); // no initialCapacity.
}
更正：
自己设定初始大小。
public Vector v = new Vector(20);
public Hashtable hash = new Hashtable(10);
三、在finally块中关闭Stream
程序中使用到的资源应当被释放，以避免资源泄漏。这最好在finally块中去做。不管程序执行的结果如何，finally块总是会执行的，以确保资源的正确关闭。
四、使用‘System.arraycopy ()‘代替通过来循环复制数组,例子：
public class IRB
{
void method () {
int[] array1 = new int [100];
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
array1 [i] = i;
}
int[] array2 = new int [100];
for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
array2 [i] = array1 [i]; // Violation
}
}
}
更正：
public class IRB
{
void method () {
int[] array1 = new int [100];
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
array1 [i] = i;
}
int[] array2 = new int [100];
System.arraycopy(array1, 0, array2, 0, 100);
}
}
五、让访问实例内变量的getter/setter方法变成”final”
简单的getter/setter方法应该被置成final，这会告诉编译器，这个方法不会被重载，所以，可以变成”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;
}
六、对于常量字符串，用‘String‘ 代替 ‘StringBuffer‘
常量字符串并不需要动态改变长度。
例子：
public class USC {
String method () {
StringBuffer s = new StringBuffer ("Hello");
String t = s + "World!";
return t;
}
}
更正：把StringBuffer换成String，如果确定这个String不会再变的话，这将会减少运行开销提高性能。
七、在字符串相加的时候，使用 ‘ ‘ 代替 " "，如果该字符串只有一个字符的话
例子：
public class STR {
public void method(String s) {
String string = s + "d" // violation.
string = "abc" + "d" // violation.
}
}
更正：
将一个字符的字符串替换成‘ ‘
public class STR {
public void method(String s) {
String string = s + ‘d‘
string = "abc" + ‘d‘
}
}
以上仅是Java方面编程时的性能优化，性能优化大部分都是在时间、效率、代码结构层次等方面的权衡，各有利弊，不要把上面内容当成教条，或许有些对我们实际工作适用，有些不适用，还望根据实际工作场景进行取舍吧，活学活用，变通为宜。