很多Java開發(fā)者或許都經(jīng)歷過：代碼上線后運(yùn)行遲緩，用戶抱怨不斷，自己卻無從下手。其實(shí)，這都是性能優(yōu)化沒到位。別著急，接下來分享的10個(gè)優(yōu)化技巧，能直擊痛點(diǎn)，迅速提升Java代碼性能，讓應(yīng)用擺脫卡頓，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行。

1.摒棄字符串拼接，選用 StringBuilder 

在 Java 里，字符串是不可變的。這就導(dǎo)致每次使用 + 進(jìn)行字符串拼接時(shí)，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象。若在 10000 次的迭代中都采用這種方式，內(nèi)存管理將陷入困境。

示例代碼如下：

StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append("Java").append(" ").append("Performance");
System.out.println(builder.toString());

優(yōu)勢(shì)分析

• 降低內(nèi)存開銷：在高負(fù)荷循環(huán)中，使用 StringBuilder 可將內(nèi)存開銷降低 80%。
• 避免冗余對(duì)象堆積：有效防止堆內(nèi)存中出現(xiàn)大量冗余對(duì)象，提升內(nèi)存使用效率。

專業(yè)建議

若不涉及線程安全問題，可考慮使用 StringBuffer。不過，在絕大多數(shù)（約 99%）的場(chǎng)景下，StringBuilder 都是更優(yōu)之選。

2.循環(huán)：無聲的性能殺手 

嵌套循環(huán)就像CPU的“流沙”，一旦陷入，性能便會(huì)急劇下滑。更糟糕的是，在循環(huán)內(nèi)部重復(fù)調(diào)用 list.size() 方法，會(huì)帶來不必要的開銷。

錯(cuò)誤示例：

for (int i = 0; i < list.size(); i++) { 
    // list.size()在每次迭代時(shí)都被調(diào)用
}

修復(fù)方法：

int size = list.size();
for (int i = 0; i < size; i++) { 
    // 其他操作
}

或者更好的方式：

for (String item : list) { 
    // 增強(qiáng)型for循環(huán)
}

案例研究：某金融科技初創(chuàng)公司，通過優(yōu)化循環(huán)結(jié)構(gòu)，成功將 API 延遲降低了 15%，大幅提升系統(tǒng)性能。

3.合理緩存：數(shù)據(jù)的 “過冬儲(chǔ)備” 

既然可以緩存數(shù)據(jù)，為什么還要重復(fù)計(jì)算1000次呢？像Caffeine或Ehcache這樣的庫可以將頻繁的數(shù)據(jù)庫調(diào)用轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖俚膬?nèi)存查找。

適用場(chǎng)景：

• 靜態(tài)數(shù)據(jù)：如國(guó)家代碼等基本不變的數(shù)據(jù)。
• 高成本計(jì)算：像機(jī)器學(xué)習(xí)模型推理這類計(jì)算量較大的任務(wù)。

注意事項(xiàng)：過度緩存會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存占用過高，建議使用生存時(shí)間（TTL）策略，及時(shí)清理過期緩存。

4.內(nèi)存泄漏：應(yīng)用程序的潛在危機(jī) 

Java 的垃圾回收器并非萬能，未關(guān)閉的資源、靜態(tài)集合以及惡意監(jiān)聽器等，都可能讓應(yīng)用程序陷入性能困境。

常見的問題源：

• 從不清除條目的靜態(tài)HashMap。
• 未關(guān)閉的InputStream或Connection對(duì)象。

修復(fù)方法：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt")) { 
    // 操作
} 
// 會(huì)自動(dòng)關(guān)閉！

5.垃圾回收調(diào)優(yōu)：馴服 GC “風(fēng)暴” 

垃圾回收（GC）過程中產(chǎn)生的暫停，可能會(huì)讓應(yīng)用程序出現(xiàn)數(shù)秒的凍結(jié)，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)。當(dāng)下，G1GC 憑借出色的性能表現(xiàn)，成為現(xiàn)代應(yīng)用程序的熱門選擇。但要充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，參數(shù)調(diào)優(yōu)必不可少。

專業(yè)操作：

• 使用-XX:+UseG1GC啟用G1垃圾回收器。
• 使用JVisualVM進(jìn)行監(jiān)控，目標(biāo)是將垃圾回收暫停時(shí)間控制在200毫秒以內(nèi)。

6.對(duì)象池化：停止創(chuàng)建，開始復(fù)用 

頻繁創(chuàng)建對(duì)象會(huì)導(dǎo)致高內(nèi)存使用和垃圾回收開銷。盡可能復(fù)用對(duì)象，尤其是頻繁使用的數(shù)據(jù)。

錯(cuò)誤示例：

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    MyObject obj = new MyObject(); 
    // 創(chuàng)建1000個(gè)對(duì)象？太糟糕了。
}

修復(fù)方法：

MyObject obj = new MyObject();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    obj.reset(); 
    // 重新初始化并復(fù)用
}

額外提示：此外，像 Apache Commons Pool 這樣的開源庫，提供了強(qiáng)大的對(duì)象池化功能，可以自動(dòng)管理對(duì)象的創(chuàng)建、復(fù)用和銷毀，讓開發(fā)人員更專注于業(yè)務(wù)邏輯。

7.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：選對(duì) “工具”，事半功倍 

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇對(duì)程序性能有著深遠(yuǎn)影響。比如，用LinkedList進(jìn)行隨機(jī)訪問，就如同用勺子切菜，效率低下。下面這份速查表，請(qǐng)務(wù)必牢記：

速查表：

• ArrayList：通過索引進(jìn)行讀取的速度極快。
• HashMap：查找時(shí)間復(fù)雜度為O(1)（但在多線程環(huán)境下需使用ConcurrentHashMap進(jìn)行同步）。
• LinkedList：采用鏈表結(jié)構(gòu)，在頻繁插入和刪除元素時(shí)表現(xiàn)出色，是這類場(chǎng)景的首選數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 。

8.同步：極簡(jiǎn)主義的藝術(shù) 

同步塊在多線程編程中用于避免競(jìng)態(tài)條件，但過度使用會(huì)導(dǎo)致線程阻塞，嚴(yán)重降低程序的并行性能，讓應(yīng)用程序運(yùn)行變得遲緩。

開發(fā)人員通常使用synchronized來防止競(jìng)態(tài)條件。然而，過度使用synchronized會(huì)阻塞所有線程，降低并行性能。

專業(yè)提示：

• 對(duì)于讀操作繁重的工作負(fù)載，使用ReadWriteLock替代synchronized。
• 使用ConcurrentHashMap，它既線程安全又快速。

代碼示例：

private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

public void writeData(String data) {
    lock.writeLock().lock();
    try {
        // 寫操作
    } finally {
        lock.writeLock().unlock();
    }
}

終極性能技巧：使用ConcurrentHashMap

與其手動(dòng)處理鎖，不如使用ConcurrentHashMap，它已經(jīng)針對(duì)多線程進(jìn)行了優(yōu)化！

public class DataStore {
    private final ConcurrentHashMap<String, String> data = new ConcurrentHashMap<>();

    public String getData(String key) {
        return data.get(key); 
        // 線程安全的讀操作
    }

    public void updateData(String key, String value) {
        data.put(key, value); 
        // 線程安全的寫操作
    }
}

為什么ConcurrentHashMap是最佳選擇？

• 讀操作和寫操作不會(huì)相互阻塞（內(nèi)部經(jīng)過優(yōu)化）。
• 比顯式鎖定機(jī)制更快。
• 最適合高并發(fā)環(huán)境（如Web應(yīng)用程序、緩存和微服務(wù)）。

9.數(shù)據(jù)庫訪問：突破性能瓶頸 

數(shù)據(jù)庫訪問往往是應(yīng)用程序性能的最大瓶頸。查詢緩慢、連接未優(yōu)化等問題，會(huì)嚴(yán)重拖慢系統(tǒng)響應(yīng)速度。下面這些專業(yè)修復(fù)方法，能幫你解決這些難題：

專業(yè)修復(fù)方法：

• 批量插入：將1000行數(shù)據(jù)合并為一條INSERT語句。
• 延遲加載：僅在需要時(shí)獲取關(guān)系（如Hibernate中的FetchType.LAZY）。
• 索引：如果WHERE子句執(zhí)行緩慢，說明你缺少索引。

10.性能分析：優(yōu)化的基石 

借助專業(yè)工具進(jìn)行性能分析，能讓優(yōu)化工作有的放矢：

工具推薦：

• JProfiler：幾分鐘內(nèi)就能找出占用CPU資源的代碼，幫助開發(fā)人員快速找到性能瓶頸。
• Prometheus + Grafana：實(shí)時(shí)監(jiān)控JVM指標(biāo)，如內(nèi)存使用、線程狀態(tài)等，為性能優(yōu)化提供全面的數(shù)據(jù)支持。

結(jié)語 

Java 性能優(yōu)化并非神秘莫測(cè)，而是有章可循的科學(xué)。掌握并運(yùn)用上述技巧，你的 Java 應(yīng)用程序?qū)碛蟹ɡ愕淖吭叫阅?，在激烈的市?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。趕緊行動(dòng)起來，讓你的代碼 “飛” 起來吧！