Java代码效率优化【面试+提高】

JAVA代码效率优化

最近在想自己编程时是否注意过代码的效率问题,得出的答案是:没有。代码只是实现了功能,至于效率高不高没怎么关注,这应该是JAVA程序员进阶的时候需要考虑的问题,不再是单纯的实现功能,也不是完全依赖GC而不关注内存中发生了什么,而要考虑到代码的性能。下面是网上找的一篇关于JAVA代码优化的文章,觉得不错,就转载了。这里面设计到了JAVA基础和J2EE方面的优化建议,有时间会整理一下,现在先转载。

1、尽量指定类的final修饰符 带有final修饰符的类是不可派生的。

如果指定一个类为final,则该类所有的方法都是final。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% 。 2、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用StringBuffer 代替。由于系统不仅要花时间生成对象,以后可能还需花时间对这些对象进行垃圾回收和处理。因此,生成过多的对象将会给程序的性能带来很大的影响。 3、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栈(Stack)中,速度较快。

其他变量,如静态变量、实例变量等,都在堆(Heap)中创建,速度较慢。另外,依赖于具体的编译器/JVM,局部变量还可能得到进一步优化。 4、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(byte、short、int、long)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关键词创建一个对象时,构造函数链 中的所有构造函数都会被自动调用。 5、在JAVA + ORACLE 的应用系统开发中,java中内嵌的SQL语句尽量使用大写的形式,以减轻ORACLE解析器的解析负担。

6、I/O操作中需要及时释放资源

Java 编程过程中,进行数据库连接、I/O流操作时务必小心,在使用完毕后,即使关闭以释放资源。

因为对这些大对象的操作会造成系统大的开销,稍有不慎,会导致严重的后果。

7、 保证过期对象的及时回收

由于JVM的有其自身的GC机制,不需要程序开发者的过多考虑,从一定程度上减轻了开发者负担,但同时也遗漏了隐患,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露,因此,保证过期对象的及时回收具有重要意义。

JVM回收垃圾的条件是:对象不在被引用;然而,JVM的GC并非十分的机智,即使对象满足了垃圾回收的条件也不一定会被立即回收。所以,建议我们在对象使用完毕,应手动置成null。 8、 在使用同步机制时,应尽量使用方法同步代替代码块同步。 9、 尽量减少对变量的重复计算 10、尽量采用lazy loading 的策略,即在需要的时候才开始创建。 11、慎用异常 异常对性能不利。抛出异常首先要创建一个新的对象。Throwable接口的构造函数调用名为fillInStackTrace()的本地 (Native)方法,fillInStackTrace()方法检查堆栈,收集调用跟踪信息。只要有异常被抛出,VM就必须调整调用堆栈,因为在处理过 程中创建了一个新的对象。 异常只能用于错误处理,不应该用来控制程序流程。 12、不要在循环中使用: Try { } catch() { } 应把其放置在最外层。 13、StringBuffer 的使用: StringBuffer表示了可变的、可写的字符串。 有三个构造方法 : StringBuffer (); //默认分配16个字符的空间 StringBuffer (int size); //分配size个字符的空间 StringBuffer (String str); //分配16个字符+str.length()个字符空间 你可以通过StringBuffer的构造函数来设定它的初始化容量,这样可以明显地提升性能。 这里提到的构造函数是StringBuffer(int length),length参数表示当前的StringBuffer能保持的字符数量。你也可以使用ensureCapacity(int minimumcapacity)方法在StringBuffer对象创建之后设置它的容量。首先我们看看StringBuffer的缺省行为,然后再找 出一条更好的提升性能的途径。 StringBuffer在内部维护一个字符数组,当你使用缺省的构造函数来创建StringBuffer对象的时候,因为没有设置初始化字符长 度,StringBuffer的容量被初始化为16个字符,也就是说缺省容量就是16个字符。当StringBuffer达到最大容量的时候,它会将自身 容量增加到当前的2倍再加2,也就是(2*旧值+2)。如果你使用缺省值,初始化之后接着往里面追加字符,在你追加到第16个字符的时候它会将容量增加到 34(2*16+2),当追加到34个字符的时候就会将容量增加到70(2*34+2)。无论何事只要StringBuffer到达它的最大容量它就不得 不创建一个新的字符数组然后重新将旧字符和新字符都拷贝一遍――这也太昂贵了点。所以总是给StringBuffer设置一个合理的初始化容量值是错不了 的,这样会带来立竿见影的性能增益。StringBuffer初始化过程的调整的作用由此可见一斑。所以,使用一个合适的容量值来初始化 StringBuffer永远都是一个最佳的建议。 14、合理的使用Java类 java.util.Vector。 简单地说,一个Vector就是一个java.lang.Object实例的数组。Vector与数组相似,它的元素可以通过整数形式的索引访问。但是,Vector类型的对象在创建之后,对象的大小能够根据元素的增加或者删除而扩展、缩小。请考虑下面这个向Vector加入元素的例子:

 Object bj = new Object(); 
 Vector v = new Vector(100000); 
 for(int I=0; 
 I<100000; I++) { v.add(0,obj); }

除非有绝对充足的理由要求每次都把新元素插入到Vector的前面,否则上面的代码对性能不利。在默认构造函数中,Vector的初始存储能力 是10个元素,如果新元素加入时存储能力不足,则以后存储能力每次加倍。Vector类就对象StringBuffer类一样,每次扩展存储能力时,所有 现有的元素都要复制到新的存储空间之中。下面的代码片段要比前面的例子快几个数量级:

 Object bj = new Object(); 
 Vector v = new Vector(100000); 
 for(int I=0; I<100000; I++) { v.add(obj); }

同样的规则也适用于Vector类的remove()方法。由于Vector中各个元素之间不能含有“空隙”,删除除最后一个元素之外的任意其 他元素都导致被删除元素之后的元素向前移动。也就是说,从Vector删除最后一个元素要比删除第一个元素“开销”低好几倍。 假设要从前面的Vector删除所有元素,我们可以使用这种代码:

 for(int I=0; I<100000; I++) 
 { 
 v.remove(0); 
 }

但是,与下面的代码相比,前面的代码要慢几个数量级:

 for(int I=0; I<100000; I++) 
 { 
 v.remove(v.size()-1); 
 }

从Vector类型的对象v删除所有元素的最好方法是: v.removeAllElements(); 假设Vector类型的对象v包含字符串“Hello”。考虑下面的代码,它要从这个Vector中删除“Hello”字符串:

 String s = “Hello”; 
 int i = v.indexOf(s); 
 if(I != -1) v.remove(s);

这些代码看起来没什么错误,但它同样对性能不利。在这段代码中,indexOf()方法对v进行顺序搜索寻找字符串 “Hello”,remove(s)方法也要进行同样的顺序搜索。改进之后的版本是:

 String s = “Hello”; 
 int i = v.indexOf(s); 
 if(I != -1) v.remove(i);

这个版本中我们直接在remove()方法中给出待删除元素的精确索引位置,从而避免了第二次搜索。一个更好的版本是: String s = “Hello”; v.remove(s); 最后,我们再来看一个有关Vector类的代码片段: for(int I=0; I++;I < v.length) 如果v包含100,000个元素,这个代码片段将调用v.size()方法100,000次。虽然size方法是一个简单的方法,但它仍旧需要 一次方法调用的开销,至少JVM需要为它配置以及清除堆栈环境。在这里,for循环内部的代码不会以任何方式修改Vector类型对象v的大小,因此上面 的代码最好改写成下面这种形式: int size = v.size(); for(int I=0; I++;I<size) 虽然这是一个简单的改动,但它仍旧赢得了性能。毕竟,每一个CPU周期都是宝贵的。 15、当复制大量数据时,使用System.arraycopy()命令。 16、代码重构:增强代码的可读性。 17、不用new关键词创建类的实例 用new关键词创建类的实例时,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。 在使用设计模式(Design Pattern)的场合,如果用Factory模式创建对象,则改用clone()方法创建新的对象实例非常简单。例如,下面是Factory模式的一个 典型实现:

 public static Credit getNewCredit() { 
 return new Credit(); 
 } 
 改进后的代码使用clone()方法,如下所示: 
 private static Credit BaseCredit = new Credit(); 
 public static Credit getNewCredit() { 
 return (Credit) BaseCredit.clone(); 
 } 

上面的思路对于数组处理同样很有用。 18、乘法和除法,用移位操作替代乘法操作可以极大地提高性能。 19、在JSP页面中关闭无用的会话。 一个常见的误解是以为session在有客户端访问时就被创建,然而事实是直到某server端程序调用 HttpServletRequest.getSession(true)这样的语句时才被创建,注意如果JSP没有显示的使用 <%@pagesession=”false”%> 关闭session,则JSP文件在编译成Servlet时将会自动加上这样一条语句HttpSession session = HttpServletRequest.getSession(true);这也是JSP中隐含的session对象的来历。由于session会消耗内 存资源,因此,如果不打算使用session,应该在所有的JSP中关闭它。 对于那些无需跟踪会话状态的页面,关闭自动创建的会话可以节省一些资源。使用如下page指令:<%@ page session=”false”%> 20、JDBC与I/O 如果应用程序需要访问一个规模很大的数据集,则应当考虑使用块提取方式。默认情况下,JDBC每次提取32行数据。举例来说,假设我们要遍历一个5000 行的记录集,JDBC必须调用数据库157次才能提取到全部数据。如果把块大小改成512,则调用数据库的次数将减少到10次。 21、Servlet与内存使用 许多开发者随意地把大量信息保存到用户会话之中。一些时候,保存在会话中的对象没有及时地被垃圾回收机制回收。从性能上看,典型的症状是用户感到系统周期 性地变慢,却又不能把原因归于任何一个具体的组件。如果监视JVM的堆空间,它的表现是内存占用不正常地大起大落。 解决这类内存问题主要有二种办法。第一种办法是,在所有作用范围为会话的Bean中实现HttpSessionBindingListener接口。这 样,只要实现valueUnbound()方法,就可以显式地释放Bean使用的资源。 另外一种办法就是尽快地把会话作废。大多数应用服务器都有设置会话作废间隔时间的选项。另外,也可以用编程的方式调用会话的 setMaxInactiveInterval()方法,该方法用来设定在作废会话之前,Servlet容器允许的客户请求的最大间隔时间,以秒计。 22、使用缓冲标记 一些应用服务器加入了面向JSP的缓冲标记功能。例如,BEA的WebLogic Server从6.0版本开始支持这个功能,Open Symphony工程也同样支持这个功能。JSP缓冲标记既能够缓冲页面片断,也能够缓冲整个页面。当JSP页面执行时,如果目标片断已经在缓冲之中,则 生成该片断的代码就不用再执行。页面级缓冲捕获对指定URL的请求,并缓冲整个结果页面。对于购物篮、目录以及门户网站的主页来说,这个功能极其有用。对 于这类应用,页面级缓冲能够保存页面执行的结果,供后继请求使用。 23、选择合适的引用机制 在典型的JSP应用系统中,页头、页脚部分往往被抽取出来,然后根据需要引入页头、页脚。当前,在JSP页面中引入外部资源的方法主要有两 种:include指令,以及include动作。 include指令:例如<%@ include file=”copyright.html” %>。该指令在编译时引入指定的资源。在编译之前,带有include指令的页面和指定的资源被合并成一个文件。被引用的外部资源在编译时就确定, 比运行时才确定资源更高效。 include动作:例如<jsp:include page=”copyright.jsp” />。该动作引入指定页面执行后生成的结果。由于它在运行时完成,因此对输出结果的控制更加灵活。但时,只有当被引用的内容频繁地改变时,或者在对 主页面的请求没有出现之前,被引用的页面无法确定时,使用include动作才合算。 24、及时清除不再需要的会话 为了清除不再活动的会话,许多应用服务器都有默认的会话超时时间,一般为30分钟。当应用服务器需要保存更多会话时,如果内存容量不足,操作系统会把部分 内存数据转移到磁盘,应用服务器也可能根据“最近最频繁使用”(Most Recently Used)算法把部分不活跃的会话转储到磁盘,甚至可能抛出“内存不足”异常。在大规模系统中,串行化会话的代价是很昂贵的。当会话不再需要时,应当及时 调用HttpSession.invalidate()方法清除会话。HttpSession.invalidate()方法通常可以在应用的退出页面调 用。 25、不要将数组声明为:public static final 。 26、HashMap的遍历效率讨论 经常遇到对HashMap中的key和value值对的遍历操作,有如下两种方法:

Map<String, String[]> paraMap = new HashMap<String, String[]>(); 
 …………….//第一个循环 
 Set<String> appFieldDefIds = paraMap.keySet(); 
 for (String appFieldDefId : appFieldDefIds) { 
 String[] values = paraMap.get(appFieldDefId); 
 …… 
 }
 //第二个循环 
 for(Entry<String, String[]> entry : paraMap.entrySet()){ 
 String appFieldDefId = entry.getKey(); 
 String[] values = entry.getValue(); 
 ……. 
 }

第一种实现明显的效率不如第二种实现。 分析如下 Set<String> appFieldDefIds = paraMap.keySet(); 是先从HashMap中取得keySet 代码如下:

 public Set<K> keySet() { 
 Set<K> ks = keySet; 
 return (ks != null ? ks : (keySet = new KeySet())); 
 }
 
 private class KeySet extends AbstractSet<K> { 
 public Iterator<K> iterator() { 
 return newKeyIterator(); 
 } 
 public int size() { 
 return size; 
 } 
 public boolean contains(Object o) { 
 return containsKey(o); 
 } 
 public boolean remove(Object o) { 
 return HashMap.this.removeEntryForKey(o) != null; 
 } 
 public void clear() { 
 HashMap.this.clear(); 
 } 
 } 

其实就是返回一个私有类KeySet, 它是从AbstractSet继承而来,实现了Set接口。 再来看看for/in循环的语法

for(declaration : expression) statement

在执行阶段被翻译成如下各式

for(Iterator<E> #i = (expression).iterator(); #i.hashNext();){ declaration = #i.next(); statement } 因此在第一个for语句for (String appFieldDefId : appFieldDefIds) 中调用了HashMap.keySet().iterator() 而这个方法调用了newKeyIterator() Iterator<K> newKeyIterator() { return new KeyIterator(); } private class KeyIterator extends HashIterator<K> { public K next() { return nextEntry().getKey(); } } 所以在for中还是调用了 在第二个循环for(Entry<String, String[]> entry : paraMap.entrySet())中使用的Iterator是如下的一个内部类 private class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> { public Map.Entry<K,V> next() { return nextEntry(); } } 此时第一个循环得到key,第二个循环得到HashMap的Entry效率就是从循环里面体现出来的第二个循环此致可以直接取key和value值 而第一个循环还是得再利用HashMap的get(Object key)来取value值现在看看HashMap的get(Object key)方法 public V get(Object key) { Object k = maskNull(key); int hash = hash(k); int i = indexFor(hash, table.length); //Entry[] table Entry<K,V> e = table; while (true) { if (e == null) return null; if (e.hash == hash && eq(k, e.key)) return e.value; e = e.next; } } 其实就是再次利用Hash值取出相应的Entry做比较得到结果,所以使用第一中循环相当于两次进入HashMap的Entry 中而第二个循环取得Entry的值之后直接取key和value,效率比第一个循环高。其实按照Map的概念来看也应该是用第二个循环好一点,它本 来就是key和value的值对,将key和value分开操作在这里不是个好选择。 27、array(数组) 和 ArryList的使用 array([]):最高效;但是其容量固定且无法动态改变; ArrayList:容量可动态增长;但牺牲效率; 基于效率和类型检验,应尽可能使用array,无法确定数组大小时才使用ArrayList! ArrayList是Array的复杂版本 ArrayList内部封装了一个Object类型的数组,从一般的意义来说,它和数组没有本质的差别,甚至于ArrayList的许多方法,如 Index、IndexOf、Contains、Sort等都是在内部数组的基础上直接调用Array的对应方法。 ArrayList存入对象时,抛弃类型信息,所有对象屏蔽为Object,编译时不检查类型,但是运行时会报错。 注:jdk5中加入了对泛型的支持,已经可以在使用ArrayList时进行类型检查。 从这一点上看来,ArrayList与数组的区别主要就是由于动态增容的效率问题了 28、尽量使用HashMap 和ArrayList ,除非必要,否则不推荐使用HashTable和Vector ,后者由于使用同步机制,而导致了性能的开销。

原文发布于微信公众号 - Java帮帮(javahelp)

原文发表时间:2018-03-01

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