在JAVA程式中,性能問題的大部分原因并不在于JAVA語言,而是程式本身,養成良好的編碼習慣非常重要,能夠顯著地提升程式性能,
在合適的場合使用單例
使用單例可以減輕加載的負擔,縮短加載的時間,提高加載的效率,但并不是所有地方都適用于單例,簡單來說,單例主要適用于以下三個方面:
-
控制資源的使用,通過執行緒同步來控制資源的并發訪問;
-
控制實體的產生,以達到節約資源的目的;
-
控制資料共享,在不建立直接關聯的條件下,讓多個不相關的行程或執行緒之間實作通信,整理了一份Java面試寶典完整版PDF
避免隨意使用靜態變數
當某個物件被定義為static變數所參考,那么GC通常是不會回收這個物件所占有的記憶體,如
public class A {
private static B b = new B();
}
此時靜態變數b的生命周期與A類同步,如果A類不會卸載,那么b物件會常駐記憶體,直到程式終止,
避免過多過常地創建Java物件
盡量避免在經常呼叫的方法,回圈中new物件,由于系統不僅要花費時間來創建物件,而且還要花時間對這些物件進行垃圾回收和處理,在我們可以控制的范圍內,最大限度地重用物件,最好能用基本的資料型別或陣列來替代物件,
使用final修飾符
帶有final修飾符的類是不可派生的,在JAVA核心API中,有許多應用final的例子,例如java、lang、String,為String類指定final防止了使用者覆寫length()方法,另外,如果一個類是final的,則該類所有方法都是final的,java編譯器會尋找機會行內(inline)所有的final方法(這和具體的編譯器實作有關),此舉能夠使性能平均提高50%,
如:讓訪問實體內變數的getter/setter方法變成”final:
簡單的getter/setter方法應該被置成final,這會告訴編譯器,這個方法不會被多載,所以,可以變成”inlined”,例子:
class MAF {
public void setSize (int size) {
_size = size;
}
private int _size;
}
更正
class DAF_fixed {
final public void setSize (int size) {
_size = size;
}
private int _size;
}
使用區域變數
呼叫方法時傳遞的引數以及在呼叫中創建的臨時變數都保存在堆疊(Stack)中,速度較快;其他變數,如靜態變數、實體變數等,都在堆(Heap)中創建,速度較慢,
處理好包裝型別和基本型別兩者的使用場所
雖然包裝型別和基本型別在使用程序中是可以相互轉換,但它們兩者所產生的記憶體區域是完全不同的,基本型別資料產生和處理都在堆疊中處理,包裝型別是物件,是在堆中產生實體,在集合類物件,有物件方面需要的處理適用包裝型別,其他的處理提倡使用基本型別,
慎用synchronized,盡量減小synchronize的方法
都知道,實作同步是要很大的系統開銷作為代價的,甚至可能造成死鎖,所以盡量避免無謂的同步控制,synchronize方法被呼叫時,直接會把當前物件鎖了,在方法執行完之前其他執行緒無法呼叫當前物件的其他方法,所以,synchronize的方法盡量減小,并且應盡量使用方法同步代替代碼塊同步,
不要使用finalize方法
實際上,將資源清理放在finalize方法中完成是非常不好的選擇,由于GC的作業量很大,尤其是回收Young代記憶體時,大都會引起應用程式暫停,所以再選擇使用finalize方法進行資源清理,會導致GC負擔更大,程式運行效率更差,
使用基本資料型別代替物件
String str = "hello";
上面這種方式會創建一個“hello”字串,而且JVM的字符快取池還會快取這個字串;
String str = new String("hello");
此時程式除創建字串外,str所參考的String物件底層還包含一個char[]陣列,這個char[]陣列依次存放了h,e,l,l,o
多執行緒在未發生執行緒安全前提下應盡量使用HashMap、ArrayList
HashTable、Vector等使用了同步機制,降低了性能,
合理的創建HashMap
當你要創建一個比較大的hashMap時,充分利用這個建構式
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);
避免HashMap多次進行了hash重構,擴容是一件很耗費性能的事,在默認中initialCapacity只有16,而loadFactor是 0.75,需要多大的容量,你最好能準確的估計你所需要的最佳大小,同樣的Hashtable,Vectors也是一樣的道理,
減少對變數的重復計算
如:
for(int i=0;i<list.size();i++)
應該改為:
for(int i=0,len=list.size();i<len;i++)
并且在回圈中應該避免使用復雜的運算式,在回圈中,回圈條件會被反復計算,如果不使用復雜運算式,而使回圈條件值不變的話,程式將會運行的更快,
避免不必要的創建
如:
A a = new A();
if(i==1){
list.add(a);
}
應該改為:
if(i==1){
A a = new A();
list.add(a);
}
在finally塊中釋放資源
程式中使用到的資源應當被釋放,以避免資源泄漏,這最好在finally塊中去做,不管程式執行的結果如何,finally塊總是會執行的,以確保資源的正確關閉,
使用移位來代替'a/b'的操作
"/"是一個代價很高的操作,使用移位的操作將會更快和更有效
如:
int num = a / 4;
int num = a / 8;
應該改為:
int num = a >> 2;
int num = a >> 3;
但注意的是使用移位應添加注釋,因為移位操作不直觀,比較難理解,
使用移位來代替'a*b'的操作
同樣的,對于'*'操作,使用移位的操作將會更快和更有效
如:
int num = a * 4;
int num = a * 8;
應該改為:
int num = a << 2;
int num = a << 3;
確定StringBuffer的容量
StringBuffer 的構造器會創建一個默認大小(通常是16)的字符陣列,在使用中,如果超出這個大小,就會重新分配記憶體,創建一個更大的陣列,并將原先的陣列復制過來,再丟棄舊的陣列,在大多數情況下,你可以在創建 StringBuffer的時候指定大小,這樣就避免了在容量不夠的時候自動增長,以提高性能,
如:
StringBuffer buffer = new StringBuffer(1000);
避免使用二維陣列
二維資料占用的記憶體空間比一維陣列多得多,大概10倍以上,
避免使用split
除非是必須的,否則應該避免使用split,split由于支持正則運算式,所以效率比較低,如果是頻繁的幾十,幾百萬的呼叫將會耗費大量資源,如果確實需要頻繁的呼叫split,可以考慮使用apache的StringUtils.split(string,char),頻繁split的可以快取結果,
ArrayList & LinkedList
一個是線性表,一個是鏈表,一句話,隨機查詢盡量使用ArrayList,ArrayList優于LinkedList,LinkedList還要移動指標,添加洗掉的操作LinkedList優于ArrayList,ArrayList還要移動資料,不過這是理論性分析,事實未必如此,重要的是理解好2者得資料結構,對癥下藥,
使用System.arraycopy ()代替通過來回圈復制陣列
System.arraycopy() 要比通過回圈來復制陣列快的多,
快取經常使用的物件
盡可能將經常使用的物件進行快取,可以使用陣列,或HashMap的容器來進行快取,但這種方式可能導致系統占用過多的快取,性能下降,推薦可以使用一些第三方的開源工具,如EhCache,Oscache進行快取,他們基本都實作了FIFO/FLU等快取演算法,
避免非常大的記憶體分配
有時候問題不是由當時的堆狀態造成的,而是因為分配失敗造成的,分配的記憶體塊都必須是連續的,而隨著堆越來越滿,找到較大的連續塊越來越困難,
26. 慎用例外
當創建一個例外時,需要收集一個堆疊跟蹤(stack track),這個堆疊跟蹤用于描述例外是在何處創建的,構建這些堆疊跟蹤時需要為運行時堆疊做一份快照,正是這一部分開銷很大,當需要創建一個 Exception 時,JVM 不得不說:先別動,我想就您現在的樣子存一份快照,所以暫時停止入堆疊和出堆疊操作,堆疊跟蹤不只包含運行時堆疊中的一兩個元素,而是包含這個堆疊中的每一個元素,
如果您創建一個 Exception ,就得付出代價,好在捕獲例外開銷不大,因此可以使用 try-catch 將核心內容包起來,從技術上講,你甚至可以隨意地拋出例外,而不用花費很大的代價,招致性能損失的并不是 throw 操作——盡管在沒有預先創建例外的情況下就拋出例外是有點不尋常,真正要花代價的是創建例外,幸運的是,好的編程習慣已教會我們,不應該不管三七二十一就拋出例外,例外是為例外的情況而設計的,使用時也應該牢記這一原則,
重用物件
特別是String物件的使用中,出現字串連接情況時應使用StringBuffer代替,由于系統不僅要花時間生成物件,以后可能還需要花時間對這些物件進行垃圾回收和處理,因此生成過多的物件將會給程式的性能帶來很大的影響,
不要重復初始化變數
默認情況下,呼叫類的建構式時,java會把變數初始化成確定的值,所有的物件被設定成null,整數變數設定成0,float和double變數設定成0.0,邏輯值設定成false,當一個類從另一個類派生時,這一點尤其應該注意,因為用new關鍵字創建一個物件時,建構式鏈中的所有建構式都會被自動呼叫,
這里有個注意,給成員變數設定初始值但需要呼叫其他方法的時候,最好放在一個方法,比如initXXX()中,因為直接呼叫某方法賦值可能會因為類尚未初始化而拋空指標例外,如:public int state = this.getState(),
及時關閉IO
在java編程程序中,進行資料庫連接,I/O流操作,在使用完畢后,及時關閉以釋放資源,因為對這些大物件的操作會造成系統大的開銷,
不要在回圈中使用Try/Catch陳述句,應把Try/Catch放在回圈最外層
Error是獲取系統錯誤的類,或者說是虛擬機錯誤的類,不是所有的錯誤Exception都能獲取到的,虛擬機報錯Exception就獲取不到,必須用Error獲取,
通過StringBuffer的建構式來設定它的初始化容量
可以明顯提升性能
StringBuffer的默認容量為16,當StringBuffer的容量達到最大容量時,它會將自身容量增加到當前的2倍+2,也就是2*n+2,無論何時,只要StringBuffer到達它的最大容量,它就不得不創建一個新的物件陣列,然后復制舊的物件陣列,這會浪費很多時間,所以給StringBuffer設定一個合理的初始化容量值,是很有必要的!
HaspMap的遍歷:
Map<String, String[]> paraMap = new HashMap<String, String[]>();
for( Entry<String, String[]> entry : paraMap.entrySet() ) {
String appFieldDefId = entry.getKey();
String[] values = entry.getValue();
}
利用散列值取出相應的Entry做比較得到結果,取得entry的值之后直接取key和value,
array(陣列)和ArrayList的使用
array 陣列效率最高,但容量固定,無法動態改變,ArrayList容量可以動態增長,但犧牲了效率,
單執行緒使用 HashMap, ArrayList,
除非必要,否則不推薦使用HashTable,Vector,它們使用了同步機制,而降低了性能,
StringBuffer,StringBuilder的區別
java.lang.StringBuffer 執行緒安全的可變字符序列,一個類似于String的字串緩沖區,但不能修改,StringBuilder與該類相比,通常應該優先使用StringBuilder類,因為它支持所有相同的操作,但由于它不執行同步,所以速度更快,為了獲得更好的性能,在構造StringBuffer或StringBuilder時應盡量指定她的容量,當然如果不超過16個字符時就不用了,相同情況下,使用StringBuilder比使用StringBuffer僅能獲得10%~15%的性能提升,但卻要冒多執行緒不安全的風險,綜合考慮還是建議使用StringBuffer,
以下舉幾個實用優化的例子:
一、避免在回圈條件中使用復雜運算式
在不做編譯優化的情況下,在回圈中,回圈條件會被反復計算,如果不使用復雜運算式,而使回圈條件值不變的話,程式將會運行的更快,例子:
import java.util.Vector;
class CEL {
void method (Vector vector) {
for (int i = 0; i < vector.size (); i++) // Violation
; // ...
}
}
}
更正:
class CEL_fixed {
void method (Vector vector) {
int size = vector.size ()
for (int i = 0; i < size; i++)
; // ...
}
}
二、為'Vectors' 和 'Hashtables'定義初始大小
JVM為Vector擴充大小的時候需要重新創建一個更大的陣列,將原原先陣列中的內容復制過來,最后,原先的陣列再被回收,可見Vector容量的擴大是一個頗費時間的事,
通常,默認的10個元素大小是不夠的,你最好能準確的估計你所需要的最佳大小,例子:
import java.util.Vector;
public class DIC {
public void addObjects (Object[] o) {
// if length > 10, Vector needs to expand
for (int i = 0; i< o.length;i++) {
v.add(o); // capacity before it can add more elements.
}
}
public Vector v = new Vector(); // no initialCapacity.
}
更正:
自己設定初始大小,
public Vector v = new Vector(20);
public Hashtable hash = new Hashtable(10);
三、在finally塊中關閉Stream
程式中使用到的資源應當被釋放,以避免資源泄漏,這最好在finally塊中去做,不管程式執行的結果如何,finally塊總是會執行的,以確保資源的正確關閉,
四、使用'System.arraycopy ()'代替通過來回圈復制陣列
例子:
public class IRB {
void method () {
int[] array1 = new int [100];
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
array1 [i] = i;
}
int[] array2 = new int [100];
for (int i = 0; i < array2.length; i++) {
array2 [i] = array1 [i]; // Violation
}
}
}
更正:
public class IRB {
void method () {
int[] array1 = new int [100];
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
array1 [i] = i;
}
int[] array2 = new int [100];
System.arraycopy(array1, 0, array2, 0, 100);
}
}
五、讓訪問實體內變數的getter/setter方法變成”final”
簡單的getter/setter方法應該被置成final,這會告訴編譯器,這個方法不會被多載,所以,可以變成”inlined”,例子:
class MAF {
public void setSize (int size) {
_size = size;
}
private int _size;
}
更正:
class DAF_fixed {
final public void setSize (int size) {
_size = size;
}
private int _size;
}
六、對于常量字串,用'String' 代替 'StringBuffer'
常量字串并不需要動態改變長度,
例子:
public class USC {
String method () {
StringBuffer s = new StringBuffer ("Hello");
String t = s + "World!";
return t;
}
}
更正:把StringBuffer換成String,如果確定這個String不會再變的話,這將會減少運行開銷提高性能,
七、在字串相加的時候,使用 ' ' 代替 " ",如果該字串只有一個字符的話
例子:
public class STR {
public void method(String s) {
String string = s + "d" // violation.
string = "abc" + "d" // violation.
}
}
更正:
將一個字符的字串替換成' '
public class STR {
public void method(String s) {
String string = s + 'd'
string = "abc" + 'd'
}
}
以上僅是Java方面編程時的性能優化,性能優化大部分都是在時間、效率、代碼結構層次等方面的權衡,各有利弊,不要把上面內容當成教條,或許有些對我們實際作業適用,有些不適用,還望根據實際作業場景進行取舍,活學活用,變通為宜,整理了一份Java面試寶典完整版PDF
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