关于java性能优化细节方面的建议

Posted 2022-08-17 myunyu

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 

View Code

　　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 

View Code

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。