在Javva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,养成一个良好的编码习惯非常重要,能够显著地提升程序性能。下面来聊聊该方面的建议:
1、尽量在合适的场合使用单例:
所谓单例,这里不详细说(哈哈,常识),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:
1)控制资源的使用,通过线程同步来控制资源的并发访问;
2)控制实例的产生,以达到节约资源的目的;
3)控制数据共享,在不建议直接关联的条件下,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:
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用的内存,如:
1 public class A{ 2 private static B b = new B(); 3 }
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体循环中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,最大限度地重用对象,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long,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inline,如下面例子:
1 class MAF{ 2 public void setSize(int size){ 3 _size = size; 4 } 5 private int _size; 6 } 7 8 //更正 9 class DAF_fixed{ 10 final public void setSize(int size){ 11 _size = size; 12 } 13 private int _size; 14 }
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stack中,速度较快;其他变量,如静态变量、实例变量等,都在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部区域是完全不同的,基本类型数据产生和处理都在stack中处理,包装类型是对象,是在heap中产生实例。在集合类对象中,有对象方面需要的处理适用包装类型,其他的处理提倡适用基本类型。
7、慎用synchronized,尽量减少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的方法尽量减少,并且应尽量使用方法同步代替代码块同步。
8、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。
9、尽量使用基本数据类型代替对象:
1 String str = "hello";
上面这种方式会创建一个“hello”字符串,而且JVM的字符缓存池也会缓存这个字符串
1 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
10、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。
11、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
1 public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);
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,Vector也是一样的道理
12、尽量减少对变量的重复计算:
如:
1 for(int i=0; i<list.size(); i ++)
应该改为:
1 for(int i=0; len=list.size; i<len; i++)
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。
13、尽量避免不必要的创建:
如:
1 A a = new A(); 2 if(i==1){ 3 list.add(a); 4 } 5 6 7 //应该改为: 8 if(i==1){ 9 A a = new A(); 10 list.add(a); 11 }
14、尽量在finally块中释放资源:
程序中使用到的资源应当被释放,以避免资源泄露,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。
15、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:
1 int num = a/4; 2 int num = a/8; 3 4 应该改为: 5 6 int num = a>>2; 7 int num = a>>3;
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
16、尽量使用移位来代替“a*b”的操作:
同样的,对于“*”的操作,使用移位的操作将会更快和更有效
如:
1 int num = a*4; 2 int num = a*8; 3 4 应该改为: 5 6 int num = a<<2; 7 int num = a<<3;
17、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:
1 StringBuffer buffer = new StringBuffer(1000);
18、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,引用变量显示设置为null。
如:
1 Public void test(){ 2 Object obj = new Object(); 3 ... 4 Obj = null; 5 }
上面这个就没必要了,随着方法test()的执行完成,程序中obj的引用变量的作用域就结束了,但是如果改成下面这个:
1 public void test(){ 2 Object obj = new Object(); 3 ... 4 Obj = null; 5 //执行耗时,耗内存操作;或调用耗时,耗内存得方法 6 ... 7 }
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。
19、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。
20、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
21、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,重要的是理解好两者的数据结构,对症下药。
22、尽量使用System.arraycopy()代替通过循环复制数组:
System.arraycopy()要比通过循环来复制数组快的多
23、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,它们基本都实现了FIFO/FLU等缓存算法
24、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。
25、慎用异常:
当创建一个异常时,需要收集一个stack track(栈跟踪),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,正式这一部分开销很大。
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,你甚至可以随意的抛出异常,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。
26、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,因为生成过多的对象将会给程序的性能带来很大的影响。
27、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:
1 public int state = this.getState()
28、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。
29、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。
30、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。
31、在使用同步机制时,应尽量使用方法同步代替代码块同步。
32、不要将数组声明为:public static final
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的构造函数来设定它的初始化容量,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,它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到达它的最大容量,它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设置成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);
36、不用new关键字创建对象的实例:
用new关键字创建类的实例时,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。
下面是Factory模式的一个典型实现:
1 public static Credit getNewCredit(){ 2 return new Credit(); 3 } 4 5 //改进后的代码使用clone()方法: 6 private static Credit BaseCredit = new Credit(); 7 8 public static Credit getNewCredit(){ 9 return (Credit)BaseCredit.clone(); 10 }
37、HashMap的遍历:
利用散列值去除响应的Entry做比较得到结果,取得entry的值之后直接取key和value。
1 Map<String, String[]> paraMap = new HashMap<String, String[]>(); 2 for(Entry<String, String[]> entry : paraMap.entrySet()){ 3 String appFieldDefId = entry.getKey(); 4 String[] values = entry.getValue(); 5 }
38、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。
39、单线程应尽量使用HashMap,ArrayList,除非必要,否则不推荐使用HashTable,Vector,它们使用了同步机制,而降低了性能。
40、StringBuffer与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,因为它支持所有相同的操作,但由于它不执行同步,所以速度更快。
为了获得更好的性能,在构造StringBuffer或StringBuilder时应尽量指定它的容量。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。
41、尽量使用基本数据类型代替对象。
42、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。
43、考虑使用静态方法,如果你没有必要去访问对象的外部,那么就使你的方法称为静态方法、它会被更快地调用,因为它不需要一个虚拟函数导向表。这同时也是一个很好的实践,因为它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。
44、应尽可能避免使用内在的GET,SET方法。
45、避免枚举,浮点数的使用。
再举几个实用的优化例子:
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:
1 import java.util.Vector; 2 3 class Cel{ 4 void method(Vector vector){ 5 for(int i=0; i < vector.size(); i ++) 6 // .... 7 } 8 } 9 10 11 12 //更正: 13 14 class Cel_fixed{ 15 void method(Vector vector){ 16 int size = vector.size(); 17 for(int i=0; i<size; i++) 18 // ... 19 } 20 21 }
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:
1 import java.util.Vector; 2 3 public class Dic{ 4 public void addObjects(Object[] o){ 5 for(int i=0; i<o.length; i++){ 6 v.add(o); 7 } 8 } 9 public Vector v = new Vector(); 10 } 11 12 13 //更正:自己设定初始大小 14 public Vector v = new Vector(20); 15 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.arraycopu()‘代替通过来循环复制数组:
例子:
1 public class Irb{ 2 void method(){ 3 int [] array1 = new int[100]; 4 for(int i = 0; i < array1.length; i ++){ 5 array1[i] = i; 6 } 7 int[] array2 = new int[100]; 8 for(int i=0; i < array2.length; i ++){ 9 array2[i] = array1[i]; 10 } 11 } 12 } 13 14 //更正: 15 public class Irb{ 16 void method(){ 17 int [] array1 = new int[100]; 18 for(int i = 0; i < array1.length; i ++){ 19 array1[i] = i; 20 } 21 int[] array2 = new int[100]; 22 System.arraycopy(array1, 0, array2, 0, 100); 23 } 24 }
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,这会告诉编辑器,这个方法不会被重载,所以,可以变成“inlined”,例子:
1 class Maf{ 2 public void setSize(int size){ 3 _size = size; 4 } 5 private int _size; 6 } 7 8 9 //更正: 10 11 class Daf_fixed{ 12 final public void setSize(int size){ 13 _size = size; 14 } 15 private int _size; 16 }
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:
1 public class Usc{ 2 String method(){ 3 StringBuffer s = new StringBuffer("Hello"); 4 String t = s + "World!"; 5 return t; 6 } 7 } 8 9 10 //更正 11 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:
1 public class Str{ 2 public void method(String s){ 3 String string = s + "d"; 4 string = "abc" + "d"; 5 } 6 } 7 8 9 10 //更正:将一个字符的字符串替换成‘‘ 11 12 public class Str{ 13 public void method(String s){ 14 String string = s + ‘d‘; 15 string = "abc" + ‘d‘; 16 } 17 }
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,不要把上面内容当做是教条,或许有些对我们实际工作适用,有些不适用,还望各位根据实际工作场景进行取舍,活学活用,变通为宜。
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