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Java 性能优化的 50 个细节(收藏版)IT届Macy

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-09-20

  在Java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。养成良好的编码习惯非常重要,能够显著地提升程序性能。

  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:

  第三,控制数据共享,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。

  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有的内存,如

  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。

  尽量避免在经常调用的方法,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。

  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java、lang、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%。

  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”inlined”,例子:

  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。

  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存区域是完全不同的,基本类型数据产生和处理都在栈中处理,包装类型是对象,是在堆中产生实例。在集合类对象,有对象方面需要的处理适用包装类型,其他的处理提倡使用基本类型。

  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的方法尽量减小,并且应尽量使用方法同步代替代码块同步。

  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。

  上面这种方式会创建一个“hello”字符串,而且JVM的字符缓存池还会缓存这个字符串;

  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

  11、多线程在未发生线程安全前提下应尽量使用HashMap、ArrayList

  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,Vectors也是一样的道理。

  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。

  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。

  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。

  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,引用变量显式设为null。

  上面这个就没必要了,随着方法test()的执行完成,程序中obj引用变量的作用域就结束了。但是如果是改成下面:

  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。

  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。

  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2者得数据结构,对症下药。

  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,他们基本都实现了FIFO/FLU等缓存算法。

  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。

  当创建一个异常时,需要收集一个栈跟踪(stack track),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,正是这一部分开销很大。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,你甚至可以随意地抛出异常,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。

  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。因此生成过多的对象将会给程序的性能带来很大的影响。

  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:public int state = this.getState()。

  29、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。

  30、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。

  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。

  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设置一个合理的初始化容量值,是很有必要的!

  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:

  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。

  利用散列值取出相应的Entry做比较得到结果,取得entry的值之后直接取key和value。

  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。

  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。

  为了获得更好的性能,在构造StringBuffer或StringBuilder时应尽量指定她的容量。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。

  45、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。

  如果你没有必要去访问对象的外部,那么就使你的方法成为静态方法。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。

  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:

  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:

  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。

  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”inlined”,例子:

  更正: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。

  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,不要把上面内容当成教条,或许有些对我们实际工作适用,有些不适用,还望根据实际工作场景进行取舍,活学活用,变通为宜。

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