阿里资深工程师教你如何优化 Java 代码！

Posted 2023-02-18 demystify

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作者 | 王超

责编 | 伍杏玲

明代王阳明先生在《传习录》谈为学之道时说：

私欲日生，如地上尘，一日不扫，便又有一层。着实用功，便见道无终穷，愈探愈深，必使精白无一毫不彻方可。

代码中的"坏味道"，如"私欲"如"灰尘"，每天都在增加，一日不去清除，便会越累越多。如果用功去清除这些"坏味道"，不仅能提高自己的编码水平，也能使代码变得"精白无一毫不彻"。这里，整理了日常工作中的一些"坏味道"，及清理方法，供大家参考。

让代码性能更高

需要 Map 的主键和取值时，应该迭代 entrySet()

当循环中只需要 Map 的主键时，迭代 keySet() 是正确的。但是，当需要主键和取值时，迭代 entrySet() 才是更高效的做法，比先迭代 keySet() 后再去 get 取值性能更佳。

反例：

Map<String, String> map = ...;
for (String key : map.keySet()) 
    String value = map.get(key);
    ...

正例：

Map<String, String> map = ...;
for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) 
    String key = entry.getKey();
    String value = entry.getValue();
    ...

应该使用Collection.isEmpty()检测空

使用 Collection.size() 来检测空逻辑上没有问题，但是使用 Collection.isEmpty()使得代码更易读，并且可以获得更好的性能。任何 Collection.isEmpty() 实现的时间复杂度都是 O(1) ，但是某些 Collection.size() 实现的时间复杂度可能是 O(n) 。

反例：

if (collection.size() == 0) 
    ...

正例：

if (collection.isEmpty()) 
    ...

如果需要还需要检测 null ，可采用CollectionUtils.isEmpty(collection)和CollectionUtils.isNotEmpty(collection)。

不要把集合对象传给自己

此外，由于某些方法要求参数在执行期间保持不变，因此将集合传递给自身可能会导致异常行为。

反例：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");
if (list.containsAll(list))  // 无意义,总是返回true
    ...

list.removeAll(list); // 性能差, 直接使用clear()

集合初始化尽量指定大小

Java 的集合类用起来十分方便，但是看源码可知，集合也是有大小限制的。每次扩容的时间复杂度很有可能是 O(n) ，所以尽量指定可预知的集合大小，能减少集合的扩容次数。

反例：

int[] arr = new int[]1, 2, 3;
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for (int i : arr) 
    list.add(i);

正例：

int[] arr = new int[]1, 2, 3;
List<Integer> list = new ArrayList<>(arr.length);
for (int i : arr) 
    list.add(i);

字符串拼接使用 StringBuilder 

一般的字符串拼接在编译期 Java 会进行优化，但是在循环中字符串拼接， Java 编译期无法做到优化，所以需要使用 StringBuilder 进行替换。

反例：

String s = "";
for (int i = 0; i < 10; i++) 
    s += i;

正例：

String a = "a";
String b = "b";
String c = "c";
String s = a + b + c; // 没问题，java编译器会进行优化
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10; i++) 
    sb.append(i);  // 循环中，java编译器无法进行优化，所以要手动使用StringBuilder

List 的随机访问

大家都知道数组和链表的区别：数组的随机访问效率更高。当调用方法获取到 List 后，如果想随机访问其中的数据，并不知道该数组内部实现是链表还是数组，怎么办呢？可以判断它是否实现* RandomAccess *接口。

正例：

// 调用别人的服务获取到list
List<Integer> list = otherService.getList();
if (list instanceof RandomAccess) 
    // 内部数组实现，可以随机访问
    System.out.println(list.get(list.size() - 1));
 else 
    // 内部可能是链表实现，随机访问效率低

频繁调用 Collection.contains 方法请使用 Set

在 Java 集合类库中，List 的 contains 方法普遍时间复杂度是 O(n) ，如果在代码中需要频繁调用 contains 方法查找数据，可以先将 list 转换成 HashSet 实现，将 O(n) 的时间复杂度降为 O(1) 。

反例：

ArrayList<Integer> list = otherService.getList();
for (int i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) 
    // 时间复杂度O(n)
    list.contains(i);

正例： 

ArrayList<Integer> list = otherService.getList();
Set<Integer> set = new HashSet(list);
for (int i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) 
    // 时间复杂度O(1)
    set.contains(i);

让代码更优雅
 

长整型常量后添加大写 L

在使用长整型常量值时，后面需要添加 L ，必须是大写的 L ，不能是小写的 l ，小写 l 容易跟数字 1 混淆而造成误解。

反例：

long value = 1l;
long max = Math.max(1L, 5);

正例：

long value = 1L;
long max = Math.max(1L, 5L);

不要使用魔法值

当你编写一段代码时，使用魔法值可能看起来很明确，但在调试时它们却不显得那么明确了。这就是为什么需要把魔法值定义为可读取常量的原因。但是，-1、0 和 1不被视为魔法值。

反例：

for (int i = 0; i < 100; i++)
    ...

if (a == 100) 
    ...

正例：

private static final int MAX_COUNT = 100;
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++)
    ...

if (count == MAX_COUNT) 
    ...

不要使用集合实现来赋值静态成员变量

对于集合类型的静态成员变量，不要使用集合实现来赋值，应该使用静态代码块赋值。

反例：

private static Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>() 
    
        put("a", 1);
        put("b", 2);
    
;

private static List<String> list = new ArrayList<String>() 
    
        add("a");
        add("b");
    
;

正例：

private static Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
static 
    map.put("a", 1);
    map.put("b", 2);
;

private static List<String> list = new ArrayList<>();
static 
    list.add("a");
    list.add("b");
;

建议使用 try-with-resources 语句

Java 7 中引入了 try-with-resources 语句，该语句能保证将相关资源关闭，优于原来的 try-catch-finally 语句，并且使程序代码更安全更简洁。

反例：

private void handle(String fileName) 
    BufferedReader reader = null;
    try 
        String line;
        reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName));
        while ((line = reader.readLine()) != null) 
            ...
        
     catch (Exception e) 
        ...
     finally 
        if (reader != null) 
            try 
                reader.close();
             catch (IOException e) 
                ...
            
        
    

正例：

private void handle(String fileName) 
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName))) 
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) 
            ...
        
     catch (Exception e) 
        ...
    

删除未使用的私有方法和字段

删除未使用的私有方法和字段，使代码更简洁更易维护。若有需要再使用，可以从历史提交中找回。

反例：

public class DoubleDemo1 
    private int unusedField = 100;
    private void unusedMethod() 
        ...
    
    public int sum(int a, int b) 
        return a + b;
    

正例：

public class DoubleDemo1 
    public int sum(int a, int b) 
        return a + b;
    

删除未使用的局部变量

删除未使用的局部变量，使代码更简洁更易维护。

反例：

public int sum(int a, int b) 
    int c = 100;
    return a + b;

正例：

public int sum(int a, int b) 
    return a + b;

删除未使用的方法参数

未使用的方法参数具有误导性，删除未使用的方法参数，使代码更简洁更易维护。但是，由于重写方法是基于父类或接口的方法定义，即便有未使用的方法参数，也是不能删除的。

反例：

public int sum(int a, int b, int c) 
    return a + b;

正例：

public int sum(int a, int b) 
    return a + b;

删除表达式的多余括号

对应表达式中的多余括号，有人认为有助于代码阅读，也有人认为完全没有必要。对于一个熟悉 Java 语法的人来说，表达式中的多余括号反而会让代码显得更繁琐。

反例：

return (x);
return (x + 2);
int x = (y * 3) + 1;
int m = (n * 4 + 2);

正例：

return x;
return x + 2;
int x = y * 3 + 1;
int m = n * 4 + 2;

工具类应该屏蔽构造函数

工具类是一堆静态字段和函数的集合，不应该被实例化。但是，Java 为每个没有明确定义构造函数的类添加了一个隐式公有构造函数。所以，为了避免 java "小白"使用有误，应该显式定义私有构造函数来屏蔽这个隐式公有构造函数。

反例：

public class MathUtils 
    public static final double PI = 3.1415926D;
    public static int sum(int a, int b) 
        return a + b;
    

正例：

public class MathUtils 
    public static final double PI = 3.1415926D;
    private MathUtils() 
    public static int sum(int a, int b) 
        return a + b;
    

删除多余的异常捕获并抛出

用 catch 语句捕获异常后，什么也不进行处理，就让异常重新抛出，这跟不捕获异常的效果一样，可以删除这块代码或添加别的处理。

反例：

private static String readFile(String fileName) throws IOException 
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName))) 
        String line;
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        while ((line = reader.readLine()) != null) 
            builder.append(line);
        
        return builder.toString();
     catch (Exception e) 
        throw e;
    

正例：

private static String readFile(String fileName) throws IOException 
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName))) 
        String line;
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        while ((line = reader.readLine()) != null) 
            builder.append(line);
        
        return builder.toString();
    

公有静态常量应该通过类访问

虽然通过类的实例访问公有静态常量是允许的，但是容易让人它误认为每个类的实例都有一个公有静态常量。所以，公有静态常量应该直接通过类访问。

反例：

public class User 
    public static final String CONST_NAME = "name";
    ...


User user = new User();
String nameKey = user.CONST_NAME;

正例：

public class User 
    public static final String CONST_NAME = "name";
    ...


String nameKey = User.CONST_NAME;

不要用NullPointerException判断空

空指针异常应该用代码规避（比如检测不为空），而不是用捕获异常的方式处理。

反例：

public String getUserName(User user) 
    try 
        return user.getName();
     catch (NullPointerException e) 
        return null;
    

正例：

public String getUserName(User user) 
    if (Objects.isNull(user)) 
        return null;
    
    return user.getName();

使用String.valueOf(value)代替""+value

当要把其它对象或类型转化为字符串时，使用 String.valueOf(value) 比""+value 的效率更高。

反例：

int i = 1;
String s = "" + i;

正例：

int i = 1;
String s = String.valueOf(i);

过时代码添加 @Deprecated 注解

当一段代码过时，但为了兼容又无法直接删除，不希望以后有人再使用它时，可以添加 @Deprecated 注解进行标记。在文档注释中添加 @deprecated 来进行解释，并提供可替代方案

正例：

/**
 * 保存
 *
 * @deprecated 此方法效率较低，请使用@link newSave()方法替换它
 */
@Deprecated
public void save()
    // do something

让代码远离 Bug
 

禁止使用构造方法 BigDecimal(double)

BigDecimal(double) 存在精度损失风险，在精确计算或值比较的场景中可能会导致业务逻辑异常。

反例：

BigDecimal value = new BigDecimal(0.1D); // 0.100000000000000005551115...

正例：

BigDecimal value = BigDecimal.valueOf(0.1D);; // 0.1

返回空数组和空集合而不是 null

返回 null ，需要调用方强制检测 null ，否则就会抛出空指针异常。返回空数组或空集合，有效地避免了调用方因为未检测 null 而抛出空指针异常，还可以删除调用方检测 null 的语句使代码更简洁。

反例：

public static Result[] getResults() 
    return null;


public static List<Result> getResultList() 
    return null;


public static Map<String, Result> getResultMap() 
    return null;


public static void main(String[] args) 
    Result[] results = getResults();
    if (results != null) 
        for (Result result : results) 
            ...
        
    

    List<Result> resultList = getResultList();
    if (resultList != null) 
        for (Result result : resultList) 
            ...
        
    

    Map<String, Result> resultMap = getResultMap();
    if (resultMap != null) 
        for (Map.Entry<String, Result> resultEntry : resultMap) 
            ...
        
    

正例：

public static Result[] getResults() 
    return new Result[0];


public static List<Result> getResultList() 
    return Collections.emptyList();


public static Map<String, Result> getResultMap() 
    return Collections.emptyMap();


public static void main(String[] args) 
    Result[] results = getResults();
    for (Result result : results) 
        ...
    

    List<Result> resultList = getResultList();
    for (Result result : resultList) 
        ...
    

    Map<String, Result> resultMap = getResultMap();
    for (Map.Entry<String, Result> resultEntry : resultMap) 
        ...
    

优先使用常量或确定值来调用 equals 方法

对象的 equals 方法容易抛空指针异常，应使用常量或确定有值的对象来调用 equals 方法。当然，使用 java.util.Objects.equals() 方法是最佳实践。

反例：

public void isFinished(OrderStatus status) 
    return status.equals(OrderStatus.FINISHED); // 可能抛空指针异常

正例：

public void isFinished(OrderStatus status) 
    return OrderStatus.FINISHED.equals(status);


public void isFinished(OrderStatus status) 
    return Objects.equals(status, OrderStatus.FINISHED);

枚举的属性字段必须是私有不可变

枚举通常被当做常量使用，如果枚举中存在公共属性字段或设置字段方法，那么这些枚举常量的属性很容易被修改。理想情况下，枚举中的属性字段是私有的，并在私有构造函数中赋值，没有对应的 Setter 方法，最好加上 final 修饰符。

反例：

public enum UserStatus 
    DISABLED(0, "禁用"),
    ENABLED(1, "启用");

    public int value;
    private String description;

    private UserStatus(int value, String description) 
        this.value = value;
        this.description = description;
    

    public String getDescription() 
        return description;
    

    public void setDescription(String description) 
        this.description = description;
    

正例：

public enum UserStatus 
    DISABLED(0, "禁用"),
    ENABLED(1, "启用");

    private final int value;
    private final String description;

    private UserStatus(int value, String description) 
        this.value = value;
        this.description = description;
    

    public int getValue() 
        return value;
    

    public String getDescription() 
        return description;
    

小心String.split(String regex)

字符串 String 的 split 方法，传入的分隔字符串是正则表达式！部分关键字（比如.[]()\\| 等）需要转义

反例：

"a.ab.abc".split("."); // 结果为[]
"a|ab|abc".split("|"); // 结果为["a", "|", "a", "b", "|", "a", "b", "c"]

正例：

"a.ab.abc".split("\\\\."); // 结果为["a", "ab", "abc"]
"a|ab|abc".split("\\\\|"); // 结果为["a", "ab", "abc"]

这篇文章，可以说是从事 Java 开发的经验总结，分享出来以供大家参考。希望能帮大家避免踩坑，让代码更加高效优雅。

作者简介：王超，花名麟超，阿里巴巴高级地图技术工程师，一直从事Java研发相关工作。Github id: starcwang

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