30個(gè)編程小技巧，提高代碼性能
前言
以下是在日常工作中總結(jié)出的一些編碼經(jīng)驗(yàn)，還有一些提高程序運(yùn)行效率的小技巧，讓我們一起來(lái)寫出更好的代碼吧。
盡量減少對(duì)變量的重復(fù)計(jì)算
明確一個(gè)概念，對(duì)方法的調(diào)用，即使方法中只有一句語(yǔ)句，也是有消耗的，包括創(chuàng)建棧幀、調(diào)用方法時(shí)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、調(diào)用方法完畢時(shí)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)等。所以例如下面的操作：
- for (int i = 0; i < list.size(); i++)
- {...}
建議替換為：
- for (int i = 0, length = list.size(); i < length; i++)
- {...}
這樣，在list.size()很大的時(shí)候，就減少了很多的消耗
字符串拼接問(wèn)題
循環(huán)體內(nèi)不要使用"+"進(jìn)行字符串拼接，而直接使用StringBuilder不斷append
虛擬機(jī)碰到"+"這個(gè)操作符對(duì)字符串進(jìn)行拼接的時(shí)候，會(huì)new出一個(gè)StringBuilder，然后調(diào)用append方法。
最后調(diào)用toString()方法轉(zhuǎn)換字符串賦值給oriStr對(duì)象，即循環(huán)多少次，就會(huì)new出多少個(gè)StringBuilder()來(lái)，這對(duì)于內(nèi)存是一種浪費(fèi)。
指定類、方法用final修飾
帶有final修飾符的類是不可派生的。在Java核心API中，有許多應(yīng)用final的例子，例如java.lang.String，整個(gè)類都是final的。
為類指定final修飾符可以讓類不可以被繼承，為方法指定final修飾符可以讓方法不可以被重寫。如果指定了一個(gè)類為final，則該類所有的方法都是final的。
Java編譯器會(huì)尋找機(jī)會(huì)內(nèi)聯(lián)所有的final方法，內(nèi)聯(lián)對(duì)于提升Java運(yùn)行效率作用重大，具體參見(jiàn)Java運(yùn)行期優(yōu)化。此舉能夠使性能平均提高50%。
盡可能使用局部變量
調(diào)用方法時(shí)傳遞的參數(shù)以及在調(diào)用中創(chuàng)建的臨時(shí)變量都保存在棧中，速度較快，其他變量，如靜態(tài)變量、實(shí)例變量等，都在堆中創(chuàng)建，速度較慢。
另外，棧中創(chuàng)建的變量，隨著方法的運(yùn)行結(jié)束，這些內(nèi)容就沒(méi)了，不需要額外的垃圾回收。
及時(shí)關(guān)閉流
Java編程過(guò)程中，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接、I/O流操作時(shí)務(wù)必小心，在使用完畢后，及時(shí)關(guān)閉以釋放資源。因?yàn)閷?duì)這些大對(duì)象的操作會(huì)造成系統(tǒng)大的開(kāi)銷，稍有不慎，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。
盡量采用懶加載的策略
借鑒這種思想，就是需要掙個(gè)對(duì)象時(shí)在去創(chuàng)建
例如：
- String str = "aaa";
- if (i == 1)
- {
- list.add(str);
- }
建議替換為:
- if (i == 1)
- {
- String str = "aaa";
- list.add(str);
- }
慎用異常
異常對(duì)性能不利。拋出異常首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象，Throwable接口的構(gòu)造函數(shù)調(diào)用名為fillInStackTrace()的本地同步方法，fillInStackTrace()方法檢查堆棧，收集調(diào)用跟蹤信息。
只要有異常被拋出，Java虛擬機(jī)就必須調(diào)整調(diào)用堆棧，因?yàn)樵谔幚磉^(guò)程中創(chuàng)建了一個(gè)新的對(duì)象。異常只能用于錯(cuò)誤處理，不應(yīng)該用來(lái)控制程序流程。
try/catch
不要在循環(huán)中使用try…catch…，應(yīng)該把其放在最外層
使用集合時(shí)指定大小
比如ArrayList、LinkedLlist、StringBuilder、StringBuffer、HashMap、HashSet等等，以StringBuilder為例：
- StringBuilder() // 默認(rèn)分配16個(gè)字符的空間
- StringBuilder(int size) // 默認(rèn)分配size個(gè)字符的空間
- StringBuilder(String str) // 默認(rèn)分配16個(gè)字符+str.length()個(gè)字符空間
可以通過(guò)類（這里指的不僅僅是上面的StringBuilder）的構(gòu)造函數(shù)來(lái)設(shè)定它的初始化容量，這樣可以明顯地提升性能。比如StringBuilder吧，length表示當(dāng)前的StringBuilder能保持的字符數(shù)量。
因?yàn)楫?dāng)StringBuilder達(dá)到最大容量的時(shí)候，它會(huì)將自身容量增加到當(dāng)前的2倍再加2，無(wú)論何時(shí)只要StringBuilder達(dá)到它的最大容量，它就不得不創(chuàng)建一個(gè)新的字符數(shù)組然后將舊的字符數(shù)組內(nèi)容拷貝到新字符數(shù)組中----這是十分耗費(fèi)性能的一個(gè)操作。試想，如果能預(yù)估到字符數(shù)組中大概要存放5000個(gè)字符而不指定長(zhǎng)度，最接近5000的2次冪是4096，每次擴(kuò)容加的2不管，那么：
在4096 的基礎(chǔ)上，再申請(qǐng)8194個(gè)大小的字符數(shù)組，加起來(lái)相當(dāng)于一次申請(qǐng)了12290個(gè)大小的字符數(shù)組，如果一開(kāi)始能指定5000個(gè)大小的字符數(shù)組，就節(jié)省了一倍以上的空間
把原來(lái)的4096個(gè)字符拷貝到新的的字符數(shù)組中去
這樣，既浪費(fèi)內(nèi)存空間又降低代碼運(yùn)行效率。所以，給底層以數(shù)組實(shí)現(xiàn)的集合、工具類設(shè)置一個(gè)合理的初始化容量是錯(cuò)不了的，這會(huì)帶來(lái)立竿見(jiàn)影的效果。但是，注意，像HashMap這種是以數(shù)組+鏈表實(shí)現(xiàn)的集合，別把初始大小和你估計(jì)的大小設(shè)置得一樣，因?yàn)橐粋€(gè)table上只連接一個(gè)對(duì)象的可能性幾乎為0。初始大小建議設(shè)置為2的N次冪，如果能估計(jì)到有2000個(gè)元素，設(shè)置成new HashMap(128)、new HashMap(256)都可以。
當(dāng)復(fù)制大量數(shù)據(jù)時(shí)
使用System.arraycopy()命令
乘法和除法使用移位操作
例如：
- for (val = 0; val < 100000; val += 5)
- {
- a = val * 8;
- b = val / 2;
- }
用移位操作可以極大地提高性能，因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)底層，對(duì)位的操作是最方便、最快的，因此建議修改為：
- for (val = 0; val < 100000; val += 5)
- {
- a = val << 3;
- b = val >> 1;
- }
移位操作雖然快，但是可能會(huì)使代碼不太好理解，因此最好加上相應(yīng)的注釋。
循環(huán)內(nèi)不要不斷創(chuàng)建對(duì)象引用
例如：
- for (int i = 1; i <= count; i++)
- {
- Object obj = new Object();
- }
這種做法會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存中有count份Object對(duì)象引用存在，count很大的話，就耗費(fèi)內(nèi)存了，建議為改為：
- Object obj = null;
- for (int i = 0; i <= count; i++)
- {
- obj = new Object();
- }
這樣的話，內(nèi)存中只有一份Object對(duì)象引用，每次new Object()的時(shí)候，Object對(duì)象引用指向不同的Object罷了，但是內(nèi)存中只有一份，這樣就大大節(jié)省了內(nèi)存空間了。
數(shù)組不要聲明為public static final
因?yàn)檫@毫無(wú)意義，這樣只是定義了引用為static final，數(shù)組的內(nèi)容還是可以隨意改變的，將數(shù)組聲明為public更是一個(gè)安全漏洞，這意味著這個(gè)數(shù)組可以被外部類所改變
盡量在合適的場(chǎng)合使用單例
使用單例可以減輕加載的負(fù)擔(dān)、縮短加載的時(shí)間、提高加載的效率，但并不是所有地方都適用于單例，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，單例主要適用于以下三個(gè)方面：
- 控制資源的使用，通過(guò)線程同步來(lái)控制資源的并發(fā)訪問(wèn)
- 控制實(shí)例的產(chǎn)生，以達(dá)到節(jié)約資源的目的
- 控制數(shù)據(jù)的共享，在不建立直接關(guān)聯(lián)的條件下，讓多個(gè)不相關(guān)的進(jìn)程或線程之間實(shí)現(xiàn)通信
盡量避免隨意使用靜態(tài)變量
要知道，當(dāng)某個(gè)對(duì)象被定義為static的變量所引用，那么gc通常是不會(huì)回收這個(gè)對(duì)象所占有的堆內(nèi)存的，如：
- public class A
- {
- private static B b = new B();
- }
此時(shí)靜態(tài)變量b的生命周期與A類相同，如果A類不被卸載，那么引用B指向的B對(duì)象會(huì)常駐內(nèi)存，直到程序終止
及時(shí)清除不再需要的會(huì)話
為了清除不再活動(dòng)的會(huì)話，許多應(yīng)用服務(wù)器都有默認(rèn)的會(huì)話超時(shí)時(shí)間，一般為30分鐘。當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器需要保存更多的會(huì)話時(shí)，如果內(nèi)存不足，那么操作系統(tǒng)會(huì)把部分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到磁盤，應(yīng)用服務(wù)器也可能根據(jù)MRU（最近最頻繁使用）算法把部分不活躍的會(huì)話轉(zhuǎn)儲(chǔ)到磁盤，甚至可能拋出內(nèi)存不足的異常。
如果會(huì)話要被轉(zhuǎn)儲(chǔ)到磁盤，那么必須要先被序列化，在大規(guī)模集群中，對(duì)對(duì)象進(jìn)行序列化的代價(jià)是很昂貴的。因此，當(dāng)會(huì)話不再需要時(shí)，應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)用HttpSession的invalidate()方法清除會(huì)話。
for和foreach
實(shí)現(xiàn)RandomAccess接口的集合比如ArrayList，應(yīng)當(dāng)使用最普通的for循環(huán)而不是foreach循環(huán)來(lái)遍歷
這是JDK推薦給用戶的。JDK API對(duì)于RandomAccess接口的解釋是：實(shí)現(xiàn)RandomAccess接口用來(lái)表明其支持快速隨機(jī)訪問(wèn)，此接口的主要目的是允許一般的算法更改其行為，從而將其應(yīng)用到隨機(jī)或連續(xù)訪問(wèn)列表時(shí)能提供良好的性能。
實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明，實(shí)現(xiàn)RandomAccess接口的類實(shí)例，假如是隨機(jī)訪問(wèn)的，使用普通for循環(huán)效率將高于使用foreach循環(huán)；反過(guò)來(lái)，如果是順序訪問(wèn)的，則使用Iterator會(huì)效率更高?？梢允褂妙愃迫缦碌拇a作判斷：
- if (list instanceof RandomAccess)
- {
- for (int i = 0; i < list.size(); i++){}
- }
- else
- {
- Iterator<?> iterator = list.iterable();
- while (iterator.hasNext()){iterator.next()}
- }
foreach循環(huán)的底層實(shí)現(xiàn)原理就是迭代器Iterator，參見(jiàn)Java語(yǔ)法糖1：可變長(zhǎng)度參數(shù)以及foreach循環(huán)原理。所以后半句"反過(guò)來(lái)，如果是順序訪問(wèn)的，則使用Iterator會(huì)效率更高"的意思就是順序訪問(wèn)的那些類實(shí)例，使用foreach循環(huán)去遍歷。
使用同步代碼塊替代同步方法
除非能確定一整個(gè)方法都是需要進(jìn)行同步的，否則盡量使用同步代碼塊，避免對(duì)那些不需要進(jìn)行同步的代碼也進(jìn)行了同步，影響了代碼執(zhí)行效率。
將常量聲明為static final，并以大寫命名
這樣在編譯期間就可以把這些內(nèi)容放入常量池中，避免運(yùn)行期間計(jì)算生成常量的值。另外，將常量的名字以大寫命名也可以方便區(qū)分出常量與變量
程序運(yùn)行過(guò)程中避免使用反射
反射是Java提供給用戶一個(gè)很強(qiáng)大的功能，功能強(qiáng)大往往意味著效率不高。
不建議在程序運(yùn)行過(guò)程中使用尤其是頻繁使用反射機(jī)制，特別是Method的invoke方法。
如果確實(shí)有必要，一種建議性的做法是將那些需要通過(guò)反射加載的類在項(xiàng)目啟動(dòng)的時(shí)候通過(guò)反射實(shí)例化出一個(gè)對(duì)象并放入內(nèi)存----用戶只關(guān)心和對(duì)端交互的時(shí)候獲取最快的響應(yīng)速度，并不關(guān)心對(duì)端的項(xiàng)目啟動(dòng)花多久時(shí)間。
使用數(shù)據(jù)庫(kù)連接池和線程池
這兩個(gè)池都是用于重用對(duì)象的，前者可以避免頻繁地打開(kāi)和關(guān)閉連接，后者可以避免頻繁地創(chuàng)建和銷毀線程
使用帶緩沖的輸入輸出流進(jìn)行IO操作
帶緩沖的輸入輸出流，即BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream，這可以極大地提升IO效率
ArrayList和LinkedList
順序插入和隨機(jī)訪問(wèn)比較多的場(chǎng)景使用ArrayList，元素刪除和中間插入比較多的場(chǎng)景使用LinkedList
equals
字符串變量和字符串常量equals的時(shí)候?qū)⒆址Ａ繉懺谇懊妫@么做主要是可以避免空指針異常
- if ("abc".equals(str)) {
- }
不要對(duì)數(shù)組使用toString()方法
看一下對(duì)數(shù)組使用toString()打印出來(lái)的是什么：
- public static void main(String[] args)
- {
- int[] is = new int[]{1, 2, 3};
- System.out.println(is.toString());
- // 輸出內(nèi)容：[I@156643d4
- }
本意是想打印出數(shù)組內(nèi)容，卻有可能因?yàn)閿?shù)組引用is為空而導(dǎo)致空指針異常。不過(guò)雖然對(duì)數(shù)組toString()沒(méi)有意義，但是對(duì)集合toString()是可以打印出集合里面的內(nèi)容的，因?yàn)榧系母割怉bstractCollections重寫了Object的toString()方法。
公用的集合類中不使用的數(shù)據(jù)一定要及時(shí)remove掉
如果一個(gè)集合類是公用的（也就是說(shuō)不是方法里面的屬性），那么這個(gè)集合里面的元素是不會(huì)自動(dòng)釋放的，因?yàn)槭冀K有引用指向它們。所以，如果公用集合里面的某些數(shù)據(jù)不使用而不去remove掉它們，那么將會(huì)造成這個(gè)公用集合不斷增大，使得系統(tǒng)有內(nèi)存泄露的隱患。
基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)為字符串效率
把一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)為字符串，基本數(shù)據(jù)類型.toString()是最快的方式、String.valueOf(數(shù)據(jù))次之、數(shù)據(jù)+""最慢
測(cè)試速度：
- public static void main(String[] args)
- {
- int loopTime = 50000;
- Integer i = 0;
- long startTime = System.currentTimeMillis();
- for (int j = 0; j < loopTime; j++)
- {
- String str = String.valueOf(i);
- }
- System.out.println("String.valueOf()：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
- startTime = System.currentTimeMillis();
- for (int j = 0; j < loopTime; j++)
- {
- String str = i.toString();
- }
- System.out.println("Integer.toString()：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
- startTime = System.currentTimeMillis();
- for (int j = 0; j < loopTime; j++)
- {
- String str = i + "";
- }
- System.out.println("i + \"\"：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
- }
運(yùn)行結(jié)果為：
- String.valueOf()：11ms
- Integer.toString()：5ms
- i + ""：25ms
原因：
- String.valueOf()方法底層調(diào)用了Integer.toString()方法，但是會(huì)在調(diào)用前做空判斷
- Integer.toString()方法就不說(shuō)了
- i + ""底層使用了StringBuilder實(shí)現(xiàn)，先用append方法拼接，再用toString()方法獲取字符串
遍歷Map效率最高的方式
遍歷Map的方式有很多，通常場(chǎng)景下我們需要的是遍歷Map中的Key和Value，那么推薦使用的、效率最高的方式是：
- public static void main(String[] args)
- {
- HashMap<String, String> hm = new HashMap<String, String>();
- hm.put("111", "222");
- Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = hm.entrySet();
- Iterator<Map.Entry<String, String>> iter = entrySet.iterator();
- while (iter.hasNext())
- {
- Map.Entry<String, String> entry = iter.next();
- System.out.println(entry.getKey() + "\t" + entry.getValue());
- }
- }
如果你只是想遍歷一下這個(gè)Map的key值，那用Set keySet = hm.keySet();會(huì)比較合適一些
對(duì)資源的close()建議分開(kāi)操作
例如：
- try
- {
- XXX.close();
- YYY.close();
- }
- catch (Exception e)
- {
- ...
- }
建議修改為：
- try
- {
- XXX.close();
- }
- catch (Exception e)
- {
- ...
- }
- try
- {
- YYY.close();
- }
- catch (Exception e)
- {
- ...
- }
雖然有些麻煩，卻能避免資源泄露。我們想，如果沒(méi)有修改過(guò)的代碼，萬(wàn)一XXX.close()拋異常了，那么就進(jìn)入了catch塊中了，YYY.close()不會(huì)執(zhí)行，YYY這塊資源就不會(huì)回收了，一直占用著，這樣的代碼一多，是可能引起資源句柄泄露的。而改為下面的寫法之后，就保證了無(wú)論如何XXX和YYY都會(huì)被close掉
ThreadLocal使用前或者使用后一定要先remove
線程池技術(shù)做的是一個(gè)線程重用，這意味著代碼運(yùn)行過(guò)程中，一條線程使用完畢，并不會(huì)被銷毀而是等待下一次的使用。我們看一下Thread類中，持有ThreadLocal.ThreadLocalMap的引用：
- /* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
- * by the ThreadLocal class. */
- ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;
線程不銷毀意味著上條線程set的ThreadLocal.ThreadLocalMap中的數(shù)據(jù)依然存在，那么在下一條線程重用這個(gè)Thread的時(shí)候，很可能get到的是上條線程set的數(shù)據(jù)而不是自己想要的內(nèi)容。
這個(gè)問(wèn)題非常隱晦，一旦出現(xiàn)這個(gè)原因?qū)е碌腻e(cuò)誤，沒(méi)有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)或者沒(méi)有扎實(shí)的基礎(chǔ)非常難發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，因此在寫代碼的時(shí)候就要注意這一點(diǎn)，這將給你后續(xù)減少很多的工作量。
重寫方法必須保留@Override注解
- 清楚地可以知道這個(gè)方法由父類繼承而來(lái)
- getObject()和get0bject()方法，前者第四個(gè)字母是"O"，后者第四個(gè)子母是"0"，加了@Override注解可以馬上判斷是否重寫成功
- 在抽象類中對(duì)方法簽名進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)類會(huì)馬上報(bào)出編譯錯(cuò)誤
