35個java程式碼效能優化總結

　前言

　　程式碼最佳化，一個很重要的課題。或許有些人覺得沒用，一些細小的地方有什麼好修改的，改與不改對於程式碼的運作效率有什麼影響呢？這個問題我是這麼考慮的，就像大海裡的鯨魚一樣，牠吃一條小蝦米有用嗎？沒用，但是，吃的小蝦米一多之後，鯨魚就被餵飽了。程式碼最佳化也是一樣，如果專案著眼於盡快無BUG上線，那麼此時可以抓大放小，程式碼的細節可以不精打細磨；但是如果有足夠的時間開發、維護程式碼，這時候就必須考慮每個可以優化的細節了，一個一個細小的最佳化點累積起來，對於程式碼的運作效率絕對是有提升的。

　　程式碼最佳化的目標是：

　　1、減小程式碼的體積

　　2、提高程式碼運作的效率

　程式碼>具有最佳化的修飾符的類別是不可派生的。在Java核心API中，有許多應用final的例子，例如java.lang.String，整個類別都是final的。為類別指定final修飾符可以讓類別不可以被繼承，為方法指定final修飾符可以讓方法不可以被重寫。如果指定了一個類別為final，則該類別所有的方法都是final的。 Java編譯器會尋找機會內嵌所有的final方法，內嵌對於提升Java運作效率作用重大，具體參考Java執行期最佳化。此舉能夠使性能平均提高50%。

　　2、盡量重複使用物件

　　特別是String物件的使用，出現字串連接時應該使用StringBuilder/StringBuffer取代。由於Java虛擬機器不僅要花時間產生對象，以後可能還需要花時間對這些對象進行垃圾回收和處理，因此，產生過多的對象將會對程式的效能帶來很大的影響。

　　3、盡可能使用局部變量

　　調用方法時傳遞的參數以及在調用中創建的臨時變量都保存在棧中速度較快，其他變量，如靜態變量、實例變量等，都在堆中創建，速度較慢。另外，棧中創建的變量，隨著方法的運行結束，這些內容就沒了，不需要額外的垃圾回收。

　　4、及時關閉流

　　Java編程過程中，進行資料庫連接、I/O流操作時務必小心，在使用完畢後，及時關閉以釋放資源。因為這些大物件的操作會造成系統大的開銷，稍有不慎，將會導致嚴重的後果。

　　5、盡量減少對變數的重複計算

　　明確一個概念，對方法的調用，即使方法中只有一句語句，也是有消耗的，包括創建幀、調用方法時保護現場、調用方法完畢時恢復現場等。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, int length = list.size(); i < length; i++)
{...}

　　這樣，在list.size()很大的時候，就減少了很多的消耗

　6、尽量采用懒加载的策略，即在需要的时候才创建

　　例如：

String str = "aaa";if (i == 1)
{
list.add(str);
}

　　建议替换为：

if (i == 1)
{
String str = "aaa";
list.add(str);
}

　　7、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()的本地同步方法，fillInStackTrace()方法检查堆栈，收集调用跟踪信息。只要有异常被抛出，Java虚拟机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。

　　8、不要在循环中使用try…catch…，应该把其放在最外层

　　除非不得已。如果毫无理由地这么写了，只要你的领导资深一点、有强迫症一点，八成就要骂你为什么写出这种垃圾代码来了

　9、如果能估计到待添加的内容长度，为底层以数组方式实现的集合、工具类指定初始长度

　　比如ArrayList、LinkedLlist、StringBuilder、StringBuffer、HashMap、HashSet等等，以StringBuilder为例：

　　（1）StringBuilder()　　　　　　// 默认分配16个字符的空间

　　（2）StringBuilder(int size)　　// 默认分配size个字符的空间

　　（3）StringBuilder(String str)　// 默认分配16个字符+str.length()个字符空间

　　可以通过类（这里指的不仅仅是上面的StringBuilder）的来设定它的初始化容量，这样可以明显地提升性能。比如StringBuilder吧，length表示当前的StringBuilder能保持的字符数量。因为当StringBuilder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，无论何时只要StringBuilder达到它的最大容量，它就不得不创建一个新的字符数组然后将旧的字符数组内容拷贝到新字符数组中—-这是十分耗费性能的一个操作。试想，如果能预估到字符数组中大概要存放5000个字符而不指定长度，最接近5000的2次幂是4096，每次扩容加的2不管，那么：

　　（1）在4096 的基础上，再申请8194个大小的字符数组，加起来相当于一次申请了12290个大小的字符数组，如果一开始能指定5000个大小的字符数组，就节省了一倍以上的空间

　　（2）把原来的4096个字符拷贝到新的的字符数组中去

　　这样，既浪费内存空间又降低代码运行效率。所以，给底层以数组实现的集合、工具类设置一个合理的初始化容量是错不了的，这会带来立竿见影的效果。但是，注意，像HashMap这种是以数组+链表实现的集合，别把初始大小和你估计的大小设置得一样，因为一个table上只连接一个对象的可能性几乎为0。初始大小建议设置为2的N次幂，如果能估计到有2000个元素，设置成new HashMap(128)、new HashMap(256)都可以。

　　10、当复制大量数据时，使用System.arraycopy()命令

　　11、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;
}

　　用移位操作可以极大地提高性能，因为在计算机底层，对位的操作是最方便、最快的，因此建议修改为：

for (val = 0; val < 100000; val += 5)
{
a = val << 3;
b = val >> 1;
}

　　移位操作虽然快，但是可能会使代码不太好理解，因此最好加上相应的注释。

　12、循环内不要不断创建对象引用

　　例如：

for (int i = 1; i <= count; i++)
{
Object obj = new Object();
}

　　这种做法会导致内存中有count份Object对象引用存在，count很大的话，就耗费内存了，建议为改为：

Object obj = null;for (int i = 0; i <= count; i++) { obj = new Object(); }

　　这样的话，内存中只有一份Object对象引用，每次new Object()的时候，Object对象引用指向不同的Object罢了，但是内存中只有一份，这样就大大节省了内存空间了。

　　13、基于效率和类型检查的考虑，应该尽可能使用array，无法确定数组大小时才使用ArrayList

　　14、尽量使用HashMap、ArrayList、StringBuilder，除非线程安全需要，否则不推荐使用Hashtable、Vector、StringBuffer，后三者由于使用同步机制而导致了性能开销

　15、不要将数组声明为public static final

　　因为这毫无意义，这样只是定义了引用为static final，数组的内容还是可以随意改变的，将数组声明为public更是一个安全漏洞，这意味着这个数组可以被外部类所改变

　　16、尽量在合适的场合使用单例

　　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）控制数据的共享，在不建立直接关联的条件下，让多个不相关的进程或线程之间实现通信

　　17、尽量避免随意使用静态变量

　　要知道，当某个对象被定义为static的变量所引用，那么gc通常是不会回收这个对象所占有的堆内存的，如：

public class A
{ 
private static B b = new B();
}

　　此时静态变量b的生命周期与A类相同，如果A类不被卸载，那么引用B指向的B对象会常驻内存，直到程序终止

　18、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的会话时，如果内存不足，那么操作系统会把部分数据转移到磁盘，应用服务器也可能根据MRU（最近最频繁使用）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的异常。如果会话要被转储到磁盘，那么必须要先被序列化，在大规模集群中，对对象进行序列化的代价是很昂贵的。因此，当会话不再需要时，应当及时调用HttpSession的invalidate()方法清除会话。

　　19、实现RandomAccess接口的集合比如ArrayList，应当使用最普通的for循环而不是foreach循环来遍历

　　这是JDK推荐给用户的。JDK API对于RandomAccess接口的解释是：实现RandomAccess接口用来表明其支持快速随机访问，此接口的主要目的是允许一般的算法更改其行为，从而将其应用到随机或连续访问列表时能提供良好的性能。实际经验表明，实现RandomAccess接口的类实例，假如是随机访问的，使用普通for循环效率将高于使用foreach循环；反过来，如果是顺序访问的，则使用Iterator会效率更高。可以使用类似如下的代码作判断：

if (list instanceof RandomAccess)
{ for (int i = 0; i < list.size(); i++){}
}else{
Iterator<?> iterator = list.iterable(); while (iterator.hasNext()){iterator.next()}
}

　　foreach循环的底层实现原理就是迭代器Iterator，参见Java语法糖1：可变长度参数以及foreach循环原理。所以后半句”反过来，如果是顺序访问的，则使用Iterator会效率更高”的意思就是顺序访问的那些类实例，使用foreach循环去遍历。

　20、使用同步程式碼區塊替代同步方法

　　這點在多執行緒模組中的synchronized鎖定方法區塊一文中已經講得很清楚了，除非能確定一整個方法都是需要進行同步的，否則盡量使用同步程式碼區塊，避免對那些不需要進行同步的程式碼也進行了同步，影響了程式碼執行效率。

　　21、將常數宣告為static final，並以大寫命名

　　這樣在編譯期間就可以把這些內容放入常數池中，避免運行期間計算生成常數的值。另外，將常數的名字以大寫命名也可以方便區分出常數與變數

　　22、不要創建一些不使用的對象，不要導入一些不使用的類

　　這毫無意義，如果代碼中出現」The value of the local variable i is not used”、”The import java.util is never used”，那麼請刪除這些無用的內容

　　23、程序運行過程中避免使用反射

　　關於，請參見反射。反射是Java提供給使用者一個很強大的功能，功能強大往往意味著效率不高。不建議在程式運行過程中使用尤其是頻繁使用反射機制，特別是Method的invoke方法，如果確實有必要，一種建議性的做法是將那些需要透過反射載入的類別在專案啟動的時候透過反射實例化出一個物件並放入記憶體—-使用者只關心和對端互動的時候獲取最快的回應速度，並不關心對端的專案啟動花多久時間。

　　24、使用資料庫連接池和執行緒池

　　這兩個池都是用於重用物件的，前者可以避免頻繁地開啟和關閉連接，後者可以避免頻繁地創建和銷毀執行緒

　25、使用」帶緩衝的輸入輸出流進行IO操作

　　帶緩衝的輸入輸出流，即BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream，這可以大大提升IO效率

　　26、順序插入和隨機存取比較多的場景效率元素刪除和中間插入比較多的場景使用LinkedList

　　這個，理解ArrayList和LinkedList的原理就知道了

　　27、不要讓public方法中有太多的形參發

　　27、不要讓public方法中有太多的形參發的方法，如果對外提供的方法，如果對外提供的方法給這些方法太多形參的話主要有兩點壞處：

　　1、違反了物件導向的程式設計思想，Java講求一切都是對象，太多的形參，和物件導向的程式設計思想並不契合

2.參數太多勢必導致方法呼叫的出錯機率增加

　　至於這個」太多」指的是多少個，3、4個吧。例如我們用JDBC寫一個insertStudentInfo方法，有10個學生資訊欄位要插如Student表中，可以把這10個參數封裝在一個實體類別中，作為insert方法的形參

　　28、字符串变量和字符串常量equals的时候将字符串常量写在前面

　　这是一个比较常见的小技巧了，如果有以下代码：

String str = "123";
if (str.equals("123")) {
...
}

　　建议修改为：

String str = "123";
if ("123".equals(str))
{
...
}

　　这么做主要是可以避免空指针异常

　29、请知道，在java中if (i == 1)和if (1 == i)是没有区别的，但从阅读习惯上讲，建议使用前者

　　平时有人问，”if (i == 1)”和”if (1== i)”有没有区别，这就要从C/C++讲起。

　　在C/C++中，”if (i == 1)”判断条件成立，是以0与非0为基准的，0表示false，非0表示true，如果有这么一段代码：

int i = 2;
if (i == 1)
{
...
}else{
...
}

　　C/C++判断”i==1″不成立，所以以0表示，即false。但是如果：

int i = 2;if (i = 1) { ... }else{ ... }

　　万一程序员一个不小心，把”if (i == 1)”写成”if (i = 1)”，这样就有问题了。在if之内将i赋值为1，if判断里面的内容非0，返回的就是true了，但是明明i为2，比较的值是1，应该返回的false。这种情况在C/C++的开发中是很可能发生的并且会导致一些难以理解的错误产生，所以，为了避免开发者在if语句中不正确的赋值操作，建议将if语句写为：

int i = 2;if (1 == i) { ... }else{ ... }

　　这样，即使开发者不小心写成了”1 = i”，C/C++编译器也可以第一时间检查出来，因为我们可以对一个变量赋值i为1，但是不能对一个常量赋值1为i。

　　但是，在Java中，C/C++这种”if (i = 1)”的语法是不可能出现的，因为一旦写了这种语法，Java就会编译报错”Type mismatch: cannot convert from int to boolean”。但是，尽管Java的”if (i == 1)”和”if (1 == i)”在语义上没有任何区别，但是从阅读习惯上讲，建议使用前者会更好些。

　　30、不要对数组使用toString()方法

　　看一下对数组使用toString()打印出来的是什么：

public static void main(String[] args)
{ int[] is = new int[]{1, 2, 3};
System.out.println(is.toString());
}

　　结果是：

[I@18a992f

　　本意是想打印出数组内容，却有可能因为数组引用is为空而导致空指针异常。不过虽然对数组toString()没有意义，但是对集合toString()是可以打印出集合里面的内容的，因为集合的父类AbstractCollections重写了Object的toString()方法。

　31、不要对超出范围的基本数据类型做向下强制转型

　　这绝不会得到想要的结果：

public static void main(String[] args)
{ 
long l = 12345678901234L;
int i = (int)l;
System.out.println(i);
}

　　我们可能期望得到其中的某几位，但是结果却是：

　　1942892530

　　解释一下。Java中long是8个字节64位的，所以12345678901234在计算机中的表示应该是：

　　0000 0000 0000 0000 0000 1011 0011 1010 0111 0011 1100 1110 0010 1111 1111 0010

　　一个int型数据是4个字节32位的，从低位取出上面这串二进制数据的前32位是：

　　0111 0011 1100 1110 0010 1111 1111 0010

　　这串二进制表示为十进制1942892530，所以就是我们上面的控制台上输出的内容。从这个例子上还能顺便得到两个结论：

　　1、整型默认的数据类型是int，long l = 12345678901234L，这个数字已经超出了int的范围了，所以最后有一个L，表示这是一个long型数。顺便，浮点型的默认类型是double，所以定义float的时候要写成”"float f = 3.5f”

　　2、接下来再写一句”int ii = l + i;”会报错，因为long + int是一个long，不能赋值给int

　　32、公用的集合类中不使用的数据一定要及时remove掉

　　如果一个集合类是公用的（也就是说不是方法里面的属性），那么这个集合里面的元素是不会自动释放的，因为始终有引用指向它们。所以，如果公用集合里面的某些数据不使用而不去remove掉它们，那么将会造成这个公用集合不断增大，使得系统有内存泄露的隐患。

　33、把一个基本数据类型转为字符串，基本数据类型.toString()是最快的方式、String.valueOf(数据)次之、数据+”"最慢

　　把一个基本数据类型转为一般有三种方式，我有一个Integer型数据i，可以使用i.toString()、String.valueOf(i)、i+”"三种方式，三种方式的效率如何，看一个测试：

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");
}

　　运行结果为：

String.valueOf()：11ms Integer.toString()：5ms i + ""：25ms

　　所以以后遇到把一个基本数据类型转为String的时候，优先考虑使用toString()方法。至于为什么，很简单：

　　1、String.valueOf()方法底层调用了Integer.toString()方法，但是会在调用前做空判断

　　2、Integer.toString()方法就不说了，直接调用了

　　3、i + “”底层使用了StringBuilder实现，先用append方法拼接，再用toString()方法获取字符串

　　三者对比下来，明显是2最快、1次之、3最慢

　34、使用最有效率的方式去遍历Map

　　遍历Map的方式有很多，通常场景下我们需要的是遍历Map中的Key和Value，那么推荐使用的、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());
}
}

　　如果你只是想遍历一下这个Map的key值，那用”Set keySet = hm.keySet();”会比较合适一些

　35、对资源的close()建议分开操作

　　意思是，比如我有这么一段代码：

try{
XXX.close();
YYY.close();
}catch (Exception e)
{
...
}

　　建议修改为：

try{ XXX.close(); }catch (Exception e) { ... }try{ YYY.close(); }catch (Exception e) { ... }

　　虽然有些麻烦，却能避免资源泄露。我们想，如果没有修改过的代码，万一XXX.close()抛异常了，那么就进入了cath块中了，YYY.close()不会执行，YYY这块资源就不会回收了，一直占用着，这样的代码一多，是可能引起资源句柄泄露的。而改为下面的写法之后，就保证了无论如何XXX和YYY都会被close掉。