聊聊Java中代码优化的30个小技巧

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了聊聊Java中代码优化的30个小技巧相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

前言

我之前写过两篇关于优化相关的问题:《聊聊sql优化的15个小技巧》和《聊聊接口性能优化的11个小技巧》,发表之后,在全网受到广大网友的好评。阅读量和点赞率都很高,说明了这类文章的价值。

今天接着优化这个话题,我们一起聊聊Java中代码优化的30个小技巧,希望会对你有所帮助。

1.用String.format拼接字符串

不知道你有没有拼接过字符串,特别是那种有多个参数,字符串比较长的情况。

比如现在有个需求:要用get请求调用第三方接口,url后需要拼接多个参数。

以前我们的请求地址是这样拼接的:

String url = "http://susan.sc.cn?userName="+userName+"&age="+age+"&address="+address+"&sex="+sex+"&roledId="+roleId;

字符串使用+号拼接,非常容易出错。

后面优化了一下,改为使用StringBuilder拼接字符串:

StringBuilder urlBuilder = new StringBuilder("http://susan.sc.cn?");
urlBuilder.append("userName=")
.append(userName)
.append("&age=")
.append(age)
.append("&address=")
.append(address)
.append("&sex=")
.append(sex)
.append("&roledId=")
.append(roledId);

代码优化之后,稍微直观点。

但还是看起来比较别扭。

这时可以使用String.format方法优化:

String requestUrl = "http://susan.sc.cn?userName=%s&age=%s&address=%s&sex=%s&roledId=%s";
String url = String.format(requestUrl,userName,age,address,sex,roledId);

代码的可读性,一下子提升了很多。

我们平常可以使用String.format方法拼接url请求参数,日志打印等字符串。

但不建议在for循环中用它拼接字符串,因为它的执行效率,比使用+号拼接字符串,或者使用StringBuilder拼接字符串都要慢一些。

2.创建可缓冲的IO流

IO流想必大家都使用得比较多,我们经常需要把数据写入某个文件,或者从某个文件中读取数据到内存中,甚至还有可能把文件a,从目录b,复制到目录c下等。

JDK给我们提供了非常丰富的API,可以去操作IO流。

例如:

public class IoTest1 
    public static void main(String[] args) 
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try 
            File srcFile = new File("/Users/dv_susan/Documents/workspace/jump/src/main/java/com/sue/jump/service/test1/1.txt");
            File destFile = new File("/Users/dv_susan/Documents/workspace/jump/src/main/java/com/sue/jump/service/test1/2.txt");
            fis = new FileInputStream(srcFile);
            fos = new FileOutputStream(destFile);
            int len;
            while ((len = fis.read()) != -1) 
                fos.write(len);
            
            fos.flush();
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();
         finally 
            try 
                if (fos != null) 
                    fos.close();
                
             catch (IOException e) 
                e.printStackTrace();
            
            try 
                if (fis != null) 
                    fis.close();
                
             catch (IOException e) 
                e.printStackTrace();
            
        
    

这个例子主要的功能,是将1.txt文件中的内容复制到2.txt文件中。这例子使用普通的IO流从功能的角度来说,也能满足需求,但性能却不太好。

因为这个例子中,从1.txt文件中读一个字节的数据,就会马上写入2.txt文件中,需要非常频繁的读写文件。

优化:

public class IoTest 
    public static void main(String[] args) 
        BufferedInputStream bis = null;
        BufferedOutputStream bos = null;
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        try 
            File srcFile = new File("/Users/dv_susan/Documents/workspace/jump/src/main/java/com/sue/jump/service/test1/1.txt");
            File destFile = new File("/Users/dv_susan/Documents/workspace/jump/src/main/java/com/sue/jump/service/test1/2.txt");
            fis = new FileInputStream(srcFile);
            fos = new FileOutputStream(destFile);
            bis = new BufferedInputStream(fis);
            bos = new BufferedOutputStream(fos);
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = bis.read(buffer)) != -1) 
                bos.write(buffer, 0, len);
            
            bos.flush();
         catch (IOException e) 
            e.printStackTrace();
         finally 
            try 
                if (bos != null) 
                    bos.close();
                
                if (fos != null) 
                    fos.close();
                
             catch (IOException e) 
                e.printStackTrace();
            
            try 
                if (bis != null) 
                    bis.close();
                
                if (fis != null) 
                    fis.close();
                
             catch (IOException e) 
                e.printStackTrace();
            
        
    

这个例子使用BufferedInputStreamBufferedOutputStream创建了可缓冲的输入输出流。

最关键的地方是定义了一个buffer字节数组,把从1.txt文件中读取的数据临时保存起来,后面再把该buffer字节数组的数据,一次性批量写入到2.txt中。

这样做的好处是,减少了读写文件的次数,而我们都知道读写文件是非常耗时的操作。也就是说使用可缓存的输入输出流,可以提升IO的性能,特别是遇到文件非常大时,效率会得到显著提升。

3.减少循环次数

在我们日常开发中,循环遍历集合是必不可少的操作。

但如果循环层级比较深,循环中套循环,可能会影响代码的执行效率。

反例

for(User user: userList) 
   for(Role role: roleList) 
      if(user.getRoleId().equals(role.getId())) 
         user.setRoleName(role.getName());
      
   

这个例子中有两层循环,如果userList和roleList数据比较多的话,需要循环遍历很多次,才能获取我们所需要的数据,非常消耗cpu资源。

正例

Map<Long, List<Role>> roleMap = roleList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Role::getId));
for (User user : userList) 
    List<Role> roles = roleMap.get(user.getRoleId());
    if(CollectionUtils.isNotEmpty(roles)) 
        user.setRoleName(roles.get(0).getName());
    

减少循环次数,最简单的办法是,把第二层循环的集合变成map,这样可以直接通过key,获取想要的value数据。

虽说map的key存在hash冲突的情况,但遍历存放数据的链表或者红黑树时间复杂度,比遍历整个list集合要小很多。

4.用完资源记得及时关闭

在我们日常开发中,可能经常访问资源,比如:获取数据库连接,读取文件等。

我们以获取数据库连接为例。

反例

//1. 加载驱动类
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
//2. 创建连接
Connection	connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql//localhost:3306/db?allowMultiQueries=true&useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8","root","123456");
//3.编写sql
String sql ="select * from user";
//4.创建PreparedStatement
PreparedStatement pstmt = conn.prepareStatement(sql);
//5.获取查询结果
ResultSet rs = pstmt.execteQuery();
while(rs.next())
   int id = rs.getInt("id");
   String name = rs.getString("name");

上面这段代码可以正常运行,但却犯了一个很大的错误,即:ResultSet、PreparedStatement和Connection对象的资源,使用完之后,没有关闭。

我们都知道,数据库连接是非常宝贵的资源。我们不可能一直创建连接,并且用完之后,也不回收,白白浪费数据库资源。

正例

//1. 加载驱动类
Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

Connection	connection = null;
PreparedStatement pstmt = null;
ResultSet rs = null;
try 
    //2. 创建连接
    connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql//localhost:3306/db?allowMultiQueries=true&useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8","root","123456");
    //3.编写sql
    String sql ="select * from user";
    //4.创建PreparedStatement
    pstmt = conn.prepareStatement(sql);
    //5.获取查询结果
    rs = pstmt.execteQuery();
    while(rs.next())
       int id = rs.getInt("id");
       String name = rs.getString("name");
    
 catch(Exception e) 
  log.error(e.getMessage(),e);
 finally 
   if(rs != null) 
      rs.close();
   
   
   if(pstmt != null) 
      pstmt.close();
   
   
   if(connection != null) 
      connection.close();
   

这个例子中,无论是ResultSet,或者PreparedStatement,还是Connection对象,使用完之后,都会调用close方法关闭资源。

在这里温馨提醒一句:ResultSet,或者PreparedStatement,还是Connection对象,这三者关闭资源的顺序不能反了,不然可能会出现异常。

5.使用池技术

我们都知道,从数据库查数据,首先要连接数据库,获取Connection资源。

想让程序多线程执行,需要使用Thread类创建线程,线程也是一种资源。

通常一次数据库操作的过程是这样的:

  1. 创建连接
  2. 进行数据库操作
  3. 关闭连接

而创建连接和关闭连接,是非常耗时的操作,创建连接需要同时会创建一些资源,关闭连接时,需要回收那些资源。

如果用户的每一次数据库请求,程序都都需要去创建连接和关闭连接的话,可能会浪费大量的时间。

此外,可能会导致数据库连接过多。

我们都知道数据库的最大连接数是有限的,以mysql为例,最大连接数是:100,不过可以通过参数调整这个数量。

如果用户请求的连接数超过最大连接数,就会报:too many connections异常。如果有新的请求过来,会发现数据库变得不可用。

这时可以通过命令:

show variables like max_connections

查看最大连接数。

然后通过命令:

set GLOBAL max_connections=1000

手动修改最大连接数。

这种做法只能暂时缓解问题,不是一个好的方案,无法从根本上解决问题。

最大的问题是:数据库连接数可以无限增长,不受控制。

这时我们可以使用数据库连接池

目前Java开源的数据库连接池有:

  • DBCP:是一个依赖Jakarta commons-pool对象池机制的数据库连接池。
  • C3P0:是一个开放源代码的JDBC连接池,它在lib目录中与Hibernate一起发布,包括了实现jdbc3和jdbc2扩展规范说明的Connection 和Statement 池的DataSources 对象。
  • Druid:阿里的Druid,不仅是一个数据库连接池,还包含一个ProxyDriver、一系列内置的JDBC组件库、一个SQL Parser。
  • Proxool:是一个Java SQL Driver驱动程序,它提供了对选择的其它类型的驱动程序的连接池封装,可以非常简单的移植到已有代码中。

目前用的最多的数据库连接池是:Druid

6.反射时加缓存

我们都知道通过反射创建对象实例,比使用new关键字要慢很多。

由此,不太建议在用户请求过来时,每次都通过反射实时创建实例。

有时候,为了代码的灵活性,又不得不用反射创建实例,这时该怎么办呢?

答:加缓存

其实spring中就使用了大量的反射,我们以支付方法为例。

根据前端传入不同的支付code,动态找到对应的支付方法,发起支付。

我们先定义一个注解。

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)  
@Target(ElementType.TYPE)  
public @interface PayCode   
     String value();    
     String name();  

在所有的支付类上都加上该注解

@PayCode(value = "alia", name = "支付宝支付")  
@Service
public class AliaPay implements IPay   

     @Override
     public void pay()   
         System.out.println("===发起支付宝支付===");  
       
  

@PayCode(value = "weixin", name = "微信支付")  
@Service
public class WeixinPay implements IPay   
 
     @Override
     public void pay()   
         System.out.println("===发起微信支付===");  
       
 
 
@PayCode(value = "jingdong", name = "京东支付")  
@Service
public class JingDongPay implements IPay   
     @Override
     public void pay()   
        System.out.println("===发起京东支付===");  
       

然后增加最关键的类:

@Service
public class PayService2 implements ApplicationListener<ContextRefreshedEvent>   
     private static Map<String, IPay> payMap = null;  
     
     @Override
     public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent contextRefreshedEvent)   
         ApplicationContext applicationContext = contextRefreshedEvent.getApplicationContext();  
         Map<String, Object> beansWithAnnotation = applicationContext.getBeansWithAnnotation(PayCode.class);  
        
         if (beansWithAnnotation != null)   
             payMap = new HashMap<>();  
             beansWithAnnotation.forEach((key, value) ->  
                 String bizType = value.getClass().getAnnotation(PayCode.class).value();  
                 payMap.put(bizType, (IPay) value);  
             );  
           
       
    
     public void pay(String code)   
        payMap.get(code).pay();  
       

PayService2类实现了ApplicationListener接口,这样在onApplicationEvent方法中,就可以拿到ApplicationContext的实例。这一步,其实是在spring容器启动的时候,spring通过反射我们处理好了。

我们再获取打了PayCode注解的类,放到一个map中,map中的key就是PayCode注解中定义的value,跟code参数一致,value是支付类的实例。

这样,每次就可以每次直接通过code获取支付类实例,而不用if…else判断了。如果要加新的支付方法,只需在支付类上面打上PayCode注解定义一个新的code即可。

注意:这种方式的code可以没有业务含义,可以是纯数字,只要不重复就行。

7.多线程处理

很多时候,我们需要在某个接口中,调用其他服务的接口。

比如有这样的业务场景:

在用户信息查询接口中需要返回:用户名称、性别、等级、头像、积分、成长值等信息。

而用户名称、性别、等级、头像在用户服务中,积分在积分服务中,成长值在成长值服务中。为了汇总这些数据统一返回,需要另外提供一个对外接口服务。

于是,用户信息查询接口需要调用用户查询接口、积分查询接口 和 成长值查询接口,然后汇总数据统一返回。

调用过程如下图所示:

调用远程接口总耗时 530ms = 200ms + 150ms + 180ms

显然这种串行调用远程接口性能是非常不好的,调用远程接口总的耗时为所有的远程接口耗时之和。

那么如何优化远程接口性能呢?

上面说到,既然串行调用多个远程接口性能很差,为什么不改成并行呢?

如下图所示:

调用远程接口总耗时 200ms = 200ms(即耗时最长的那次远程接口调用)

在java8之前可以通过实现Callable接口,获取线程返回结果。

java8以后通过CompleteFuture类实现该功能。我们这里以CompleteFuture为例:

public UserInfo getUserInfo(Long id) throws InterruptedException, ExecutionException 
    final UserInfo userInfo = new UserInfo();
    CompletableFuture userFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 
        getRemoteUserAndFill(id, userInfo);
        return Boolean.TRUE;
    , executor);

    CompletableFuture bonusFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 
        getRemoteBonusAndFill(id, userInfo);
        return Boolean.TRUE;
    , executor);

    CompletableFuture growthFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> 
        getRemoteGrowthAndFill(id, userInfo);
        return Boolean.TRUE;
    , executor);
    CompletableFuture.allOf(userFuture, bonusFuture, growthFuture).join();

    userFuture.get();
    bonusFuture.get();
    growthFuture.get();

    return userInfo;

温馨提醒一下,这两种方式别忘了使用线程池。示例中我用到了executor,表示自定义的线程池,为了防止高并发场景下,出现线程过多的问题。

8.懒加载

有时候,创建对象是一个非常耗时的操作,特别是在该对象的创建过程中,还需要创建很多其他的对象时。

我们以单例模式为例。

在介绍单例模式的时候,必须要先介绍它的两种非常著名的实现方式:饿汉模式懒汉模式

8.1 饿汉模式

实例在初始化的时候就已经建好了,不管你有没有用到,先建好了再说。具体代码如下:

public class SimpleSingleton 
    //持有自己

以上是关于聊聊Java中代码优化的30个小技巧的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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