Java程序性能优化

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javaPerformanceOptimization

Java程序性能优化

一、避免在循环条件中使用复杂表达式

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：

Java代码

1. import java.util.Vector;

2. class CEL {

3. void method (Vector vector) {

4. for (int i = 0; i < vector.size (); i++) // Violation

5. ; // ...

6. }

7. }

import java.util.Vector;

class CEL {

void method (Vector vector) {

for (int i = 0; i < vector.size (); i++) // Violation

; // ...

}

更正：

Java代码

1. class CEL_fixed {

2. void method (Vector vector) {

3. int size = vector.size ()

4. for (int i = 0; i < size; i++)

5. ; // ...

6. }

7. }

class CEL_fixed {

void method (Vector vector) {

int size = vector.size ()

for (int i = 0; i < size; i++)

; // ...

}

二、为'Vectors' 和 'Hashtables'定义初始大小

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：

Java代码

1. import java.util.Vector;

2. public class DIC {

3. public void addObjects (Object[] o) {

4. // if length > 10, Vector needs to expand

5. for (int i = 0; i< o.length;i++) {

6. v.add(o); // capacity before it can add more elements.

7. }

8. }

9. public Vector v = new Vector(); // no initialCapacity.

10. }

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：

自己设定初始大小。

Java代码

1. public Vector v = new Vector(20);

2. public Hashtable hash = new Hashtable(10);

public Vector v = new Vector(20);

public Hashtable hash = new Hashtable(10);

参考资料：

Dov Bulka, "Java Performance and Scalability Volume 1: Server-Side Programming

Techniques" Addison Wesley, ISBN: 0-201-70429-3 pp.55 – 57

三、在finally块中关闭Stream

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。

例子：

Java代码

1. import java.io.*;

2. public class CS {

3. public static void main (String args[]) {

4. CS cs = new CS ();

5. cs.method ();

6. }

7. public void method () {

8. try {

9. FileInputStream fis = new FileInputStream ("CS.java");

10. int count = 0;

11. while (fis.read () != -1)

12. count++;

13. System.out.println (count);

14. fis.close ();

15. } catch (FileNotFoundException e1) {

16. } catch (IOException e2) {

17. }

18. }

19. }

import java.io.*;

public class CS {

public static void main (String args[]) {

CS cs = new CS ();

cs.method ();

}

public void method () {

try {

FileInputStream fis = new FileInputStream ("CS.java");

int count = 0;

while (fis.read () != -1)

count++;

System.out.println (count);

fis.close ();

} catch (FileNotFoundException e1) {

} catch (IOException e2) {

}

更正：

在最后一个catch后添加一个finally块

参考资料：

Peter Haggar: "Practical Java - Programming Language Guide".

Addison Wesley, 2000, pp.77-79

四、使用'System.arraycopy ()'代替通过来循环复制数组

'System.arraycopy ()' 要比通过循环来复制数组快的多。

例子：

Java代码

1. public class IRB

2. {

3. void method () {

4. int[] array1 = new int [100];

5. for (int i = 0; i < array1.length; i++) {

6. array1 [i] = i;

7. }

8. int[] array2 = new int [100];

9. for (int i = 0; i < array2.length; i++) {

10. array2 [i] = array1 [i]; // Violation

11. }

12. }

13. }

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：

Java代码

1. public class IRB

2. {

3. void method () {

4. int[] array1 = new int [100];

5. for (int i = 0; i < array1.length; i++) {

6. array1 [i] = i;

7. }

8. int[] array2 = new int [100];

9. System.arraycopy(array1, 0, array2, 0, 100);

10. }

11. }

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);

}

参考资料：

http://www.cs.cmu.edu/~jch/java/speed.html

五、让访问实例内变量的getter/setter方法变成”final”

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：

Java代码

1. class MAF {

2. public void setSize (int size) {

3. _size = size;

4. }

5. private int _size;

6. }

class MAF {

public void setSize (int size) {

_size = size;

}

private int _size;

}

更正：

Java代码

1. class DAF_fixed {

2. final public void setSize (int size) {

3. _size = size;

4. }

5. private int _size;

6. }

class DAF_fixed {

final public void setSize (int size) {

_size = size;

}

private int _size;

}

参考资料：

Warren N. and Bishop P. (1999), "Java in Practice", p. 4-5

Addison-Wesley, ISBN 0-201-36065-9

六、避免不需要的instanceof操作

如果左边的对象的静态类型等于右边的，instanceof表达式返回永远为true。

例子：

Java代码

1. public class UISO {

2. public UISO () {}

3. }

4. class Dog extends UISO {

5. void method (Dog dog, UISO u) {

6. Dog d = dog;

7. if (d instanceof UISO) // always true.

8. System.out.println("Dog is a UISO");

9. UISO uiso = u;

10. if (uiso instanceof Object) // always true.

11. System.out.println("uiso is an Object");

12. }

13. }

public class UISO {

public UISO () {}

}

class Dog extends UISO {

void method (Dog dog, UISO u) {

Dog d = dog;

if (d instanceof UISO) // always true.

System.out.println("Dog is a UISO");

UISO uiso = u;

if (uiso instanceof Object) // always true.

System.out.println("uiso is an Object");

}

更正：

删掉不需要的instanceof操作。

Java代码

1. class Dog extends UISO {

2. void method () {

3. Dog d;

4. System.out.println ("Dog is an UISO");

5. System.out.println ("UISO is an UISO");

6. }

7. }

class Dog extends UISO {

void method () {

Dog d;

System.out.println ("Dog is an UISO");

System.out.println ("UISO is an UISO");

}

七、避免不需要的造型操作

所有的类都是直接或者间接继承自Object。同样，所有的子类也都隐含的“等于”其父类。那么，由子类造型至父类的操作就是不必要的了。

例子：

Java代码

1. class UNC {

2. String _id = "UNC";

3. }

4. class Dog extends UNC {

5. void method () {

6. Dog dog = new Dog ();

7. UNC animal = (UNC)dog; // not necessary.

8. Object o = (Object)dog; // not necessary.

9. }

10. }

class UNC {

String _id = "UNC";

}

class Dog extends UNC {

void method () {

Dog dog = new Dog ();

UNC animal = (UNC)dog; // not necessary.

Object o = (Object)dog; // not necessary.

}

更正：

Java代码

1. class Dog extends UNC {

2. void method () {

3. Dog dog = new Dog();

4. UNC animal = dog;

5. Object o = dog;

6. }

7. }

class Dog extends UNC {

void method () {

Dog dog = new Dog();

UNC animal = dog;

Object o = dog;

}

参考资料：

Nigel Warren, Philip Bishop: "Java in Practice - Design Styles and Idioms

for Effective Java". Addison-Wesley, 1999. pp.22-23

八、如果只是查找单个字符的话，用charAt()代替startsWith()

用一个字符作为参数调用startsWith()也会工作的很好，但从性能角度上来看，调用用String API无疑是错误的!

例子：

Java代码

1. public class PCTS {

2. private void method(String s) {

3. if (s.startsWith("a")) { // violation

4. // ...

5. }

6. }

7. }

public class PCTS {

private void method(String s) {

if (s.startsWith("a")) { // violation

// ...

}

更正

将'startsWith()' 替换成'charAt()'.

Java代码

1. public class PCTS {

2. private void method(String s) {

3. if ('a' == s.charAt(0)) {

4. // ...

5. }

6. }

7. }

public class PCTS {

private void method(String s) {

if ('a' == s.charAt(0)) {

// ...

}

参考资料：

Dov Bulka, "Java Performance and Scalability Volume 1: Server-Side Programming

Techniques" Addison Wesley, ISBN: 0-201-70429-3

九、使用移位操作来代替'a / b'操作

"/"是一个很“昂贵”的操作，使用移位操作将会更快更有效。

例子：

Java代码

1. public class SDIV {

2. public static final int NUM = 16;

3. public void calculate(int a) {

4. int div = a / 4; // should be replaced with "a >> 2".

5. int div2 = a / 8; // should be replaced with "a >> 3".

6. int temp = a / 3;

7. }

8. }

public class SDIV {

public static final int NUM = 16;

public void calculate(int a) {

int div = a / 4; // should be replaced with "a >> 2".

int div2 = a / 8; // should be replaced with "a >> 3".

int temp = a / 3;

}

更正：

Java代码

1. public class SDIV {

2. public static final int NUM = 16;

3. public void calculate(int a) {

4. int div = a >> 2;

5. int div2 = a >> 3;

6. int temp = a / 3; // 不能转换成位移操作

7. }

8. }

public class SDIV {

public static final int NUM = 16;

public void calculate(int a) {

int div = a >> 2;

int div2 = a >> 3;

int temp = a / 3; // 不能转换成位移操作

}

十、使用移位操作代替'a * b'

同上。

[i]但我个人认为，除非是在一个非常大的循环内，性能非常重要，而且你很清楚你自己在做什么，方可使用这种方法。否则提高性能所带来的程序晚读性的降低将是不合算的。

例子：

Java代码

1. public class SMUL {

2. public void calculate(int a) {

3. int mul = a * 4; // should be replaced with "a << 2".

4. int mul2 = 8 * a; // should be replaced with "a << 3".

5. int temp = a * 3;

6. }

7. }

public class SMUL {

public void calculate(int a) {

int mul = a * 4; // should be replaced with "a << 2".

int mul2 = 8 * a; // should be replaced with "a << 3".

int temp = a * 3;

}

更正：

Java代码

1. package OPT;

2. public class SMUL {

3. public void calculate(int a) {

4. int mul = a << 2;

5. int mul2 = a << 3;

6. int temp = a * 3; // 不能转换

7. }

8. }

package OPT;

public class SMUL {

public void calculate(int a) {

int mul = a << 2;

int mul2 = a << 3;

int temp = a * 3; // 不能转换

}

十一、在字符串相加的时候，使用 ' ' 代替 " "，如果该字符串只有一个字符的话

例子：

Java代码

1. public class STR {

2. public void method(String s) {

3. String string = s + "d" // violation.

4. string = "abc" + "d" // violation.

5. }

6. }

public class STR {

public void method(String s) {

String string = s + "d" // violation.

string = "abc" + "d" // violation.

}

更正：

将一个字符的字符串替换成' '

Java代码

1. public class STR {

2. public void method(String s) {

3. String string = s + 'd'

4. string = "abc" + 'd'

5. }

6. }

public class STR {

public void method(String s) {

String string = s + 'd'

string = "abc" + 'd'

}

十二、不要在循环中调用synchronized(同步)方法

方法的同步需要消耗相当大的资料，在一个循环中调用它绝对不是一个好主意。

例子：

Java代码

1. import java.util.Vector;

2. public class SYN {

3. public synchronized void method (Object o) {

4. }

5. private void test () {

6. for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {

7. method (vector.elementAt(i)); // violation

8. }

9. }

10. private Vector vector = new Vector (5, 5);

11. }

import java.util.Vector;

public class SYN {

public synchronized void method (Object o) {

}

private void test () {

for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {

method (vector.elementAt(i)); // violation

}

private Vector vector = new Vector (5, 5);

}

更正：

不要在循环体中调用同步方法，如果必须同步的话，推荐以下方式：

Java代码

1. import java.util.Vector;

2. public class SYN {

3. public void method (Object o) {

4. }

5. private void test () {

6. synchronized{//在一个同步块中执行非同步方法

7. for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {

8. method (vector.elementAt(i));

9. }

10. }

11. }

12. private Vector vector = new Vector (5, 5);

13. }

import java.util.Vector;

public class SYN {

public void method (Object o) {

}

private void test () {

synchronized{//在一个同步块中执行非同步方法

for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {

method (vector.elementAt(i));

}

private Vector vector = new Vector (5, 5);

}

十三、将try/catch块移出循环

把try/catch块放入循环体内，会极大的影响性能，如果编译JIT被关闭或者你所使用的是一个不带JIT的JVM，性能会将下降21%之多!

例子：

Java代码

1. import java.io.FileInputStream;

2. public class TRY {

3. void method (FileInputStream fis) {

4. for (int i = 0; i < size; i++) {

5. try { // violation

6. _sum += fis.read();

7. } catch (Exception e) {}

8. }

9. }

10. private int _sum;

11. }

import java.io.FileInputStream;

public class TRY {

void method (FileInputStream fis) {

for (int i = 0; i < size; i++) {

try { // violation

_sum += fis.read();

} catch (Exception e) {}

}

private int _sum;

}

更正：

将try/catch块移出循环

Java代码

1. void method (FileInputStream fis) {

2. try {

3. for (int i = 0; i < size; i++) {

4. _sum += fis.read();

5. }

6. } catch (Exception e) {}

7. }

void method (FileInputStream fis) {

try {

for (int i = 0; i < size; i++) {

_sum += fis.read();

}

} catch (Exception e) {}

}

参考资料：

Peter Haggar: "Practical Java - Programming Language Guide".

Addison Wesley, 2000, pp.81 – 83

十四、对于boolean值，避免不必要的等式判断

将一个boolean值与一个true比较是一个恒等操作(直接返回该boolean变量的值). 移走对于boolean的不必要操作至少会带来2个好处：

1)代码执行的更快 (生成的字节码少了5个字节)；

2)代码也会更加干净。

例子：

Java代码

1. public class UEQ

2. {

3. boolean method (String string) {

4. return string.endsWith ("a") == true; // Violation

5. }

6. }

public class UEQ

{

boolean method (String string) {

return string.endsWith ("a") == true; // Violation

}

更正：

Java代码

1. class UEQ_fixed

2. {

3. boolean method (String string) {

4. return string.endsWith ("a");

5. }

6. }

class UEQ_fixed

{

boolean method (String string) {

return string.endsWith ("a");

}

十五、对于常量字符串，用'String' 代替 'StringBuffer'

常量字符串并不需要动态改变长度。

例子：

Java代码

1. public class USC {

2. String method () {

3. StringBuffer s = new StringBuffer ("Hello");

4. String t = s + "World!";

5. return t;

6. }

7. }

public class USC {

String method () {

StringBuffer s = new StringBuffer ("Hello");

String t = s + "World!";

return t;

}

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。

十六、用'StringTokenizer' 代替 'indexOf()' 和'substring()'

字符串的分析在很多应用中都是常见的。使用indexOf()和substring()来分析字符串容易导致StringIndexOutOfBoundsException。而使用StringTokenizer类来分析字符串则会容易一些，效率也会高一些。

例子：

Java代码

1. public class UST {

2. void parseString(String string) {

3. int index = 0;

4. while ((index = string.indexOf(".", index)) != -1) {

5. System.out.println (string.substring(index, string.length()));

6. }

7. }

8. }

public class UST {

void parseString(String string) {

int index = 0;

while ((index = string.indexOf(".", index)) != -1) {

System.out.println (string.substring(index, string.length()));

}

参考资料：

Graig Larman, Rhett Guthrie: "Java 2 Performance and Idiom Guide"

Prentice Hall PTR, ISBN: 0-13-014260-3 pp. 282 – 283

十七、使用条件操作符替代"if (cond) return; else return;" 结构

条件操作符更加的简捷

例子：

Java代码

1. public class IF {

2. public int method(boolean isDone) {

3. if (isDone) {

4. return 0;

5. } else {

6. return 10;

7. }

8. }

9. }

public class IF {

public int method(boolean isDone) {

if (isDone) {

return 0;

} else {

return 10;

}

更正：

Java代码

1. public class IF {

2. public int method(boolean isDone) {

3. return (isDone ? 0 : 10);

4. }

5. }

public class IF {

public int method(boolean isDone) {

return (isDone ? 0 : 10);

}

十八、使用条件操作符代替"if (cond) a = b; else a = c;" 结构

例子：

Java代码

1. public class IFAS {

2. void method(boolean isTrue) {

3. if (isTrue) {

4. _value = 0;

5. } else {

6. _value = 1;

7. }

8. }

9. private int _value = 0;

10. }

public class IFAS {

void method(boolean isTrue) {

if (isTrue) {

_value = 0;

} else {

_value = 1;

}

private int _value = 0;

}

更正：

Java代码

1. public class IFAS {

2. void method(boolean isTrue) {

3. _value = (isTrue ? 0 : 1); // compact expression.

4. }

5. private int _value = 0;

6. }

public class IFAS {

void method(boolean isTrue) {

_value = (isTrue ? 0 : 1); // compact expression.

}

private int _value = 0;

}

十九、不要在循环体中实例化变量

在循环体中实例化临时变量将会增加内存消耗

例子：

Java代码

1. import java.util.Vector;

2. public class LOOP {

3. void method (Vector v) {

4. for (int i=0;i < v.size();i++) {

5. Object o = new Object();

6. o = v.elementAt(i);

7. }

8. }

9. }

import java.util.Vector;

public class LOOP {

void method (Vector v) {

for (int i=0;i < v.size();i++) {

Object o = new Object();

o = v.elementAt(i);

}

更正：

在循环体外定义变量，并反复使用

Java代码

1. import java.util.Vector;

2. public class LOOP {

3. void method (Vector v) {

4. Object o;

5. for (int i=0;i<v.size();i++) {

6. o = v.elementAt(i);

7. }

8. }

9. }

import java.util.Vector;

public class LOOP {

void method (Vector v) {

Object o;

for (int i=0;i<v.size();i++) {

o = v.elementAt(i);

}

二十、确定 StringBuffer的容量

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。

例子：

Java代码

1. public class RSBC {

2. void method () {

3. StringBuffer buffer = new StringBuffer(); // violation

4. buffer.append ("hello");

5. }

6. }

public class RSBC {

void method () {

StringBuffer buffer = new StringBuffer(); // violation

buffer.append ("hello");

}

更正：

为StringBuffer提供寝大小。

Java代码

1. public class RSBC {

2. void method () {

3. StringBuffer buffer = new StringBuffer(MAX);

4. buffer.append ("hello");

5. }

6. private final int MAX = 100;

7. }

public class RSBC {

void method () {

StringBuffer buffer = new StringBuffer(MAX);

buffer.append ("hello");

}

private final int MAX = 100;

}

参考资料：

Dov Bulka, "Java Performance and Scalability Volume 1: Server-Side Programming

Techniques" Addison Wesley, ISBN: 0-201-70429-3 p.30 – 31

二十一、尽可能的使用栈变量

如果一个变量需要经常访问，那么你就需要考虑这个变量的作用域了。static? local?还是实例变量？访问静态变量和实例变量将会比访问局部变量多耗费2-3个时钟周期。

例子：

Java代码

1. public class USV {

2. void getSum (int[] values) {

3. for (int i=0; i < value.length; i++) {

4. _sum += value[i]; // violation.

5. }

6. }

7. void getSum2 (int[] values) {

8. for (int i=0; i < value.length; i++) {

9. _staticSum += value[i];

10. }

11. }

12. private int _sum;

13. private static int _staticSum;

14. }

public class USV {

void getSum (int[] values) {

for (int i=0; i < value.length; i++) {

_sum += value[i]; // violation.

}

void getSum2 (int[] values) {

for (int i=0; i < value.length; i++) {

_staticSum += value[i];

}

private int _sum;

private static int _staticSum;

}

更正：

如果可能，请使用局部变量作为你经常访问的变量。

你可以按下面的方法来修改getSum()方法：

Java代码

1. void getSum (int[] values) {

2. int sum = _sum; // temporary local variable.

3. for (int i=0; i < value.length; i++) {

4. sum += value[i];

5. }

6. _sum = sum;

7. }

void getSum (int[] values) {

int sum = _sum; // temporary local variable.

for (int i=0; i < value.length; i++) {

sum += value[i];

}

_sum = sum;

}

参考资料：

Peter Haggar: "Practical Java - Programming Language Guide".

Addison Wesley, 2000, pp.122 – 125

二十二、不要总是使用取反操作符(!)

取反操作符(!)降低程序的可读性，所以不要总是使用。

例子：

Java代码

1. public class INSOF {

2. private void method (Object o) {

3. if (o instanceof InterfaceBase) { } // better

4. if (o instanceof ClassBase) { } // worse.

5. }

6. }

8. class ClassBase {}

9. interface InterfaceBase {}

public class INSOF {

private void method (Object o) {

if (o instanceof InterfaceBase) { } // better

if (o instanceof ClassBase) { } // worse.

}

class ClassBase {}

interface InterfaceBase {}

更正：

如果可能不要使用取反操作符(!)

二十三、与一个接口进行instanceof操作

基于接口的设计通常是件好事，因为它允许有不同的实现，而又保持灵活。只要可能，对一个对象进行instanceof操作，以判断它是否某一接口要比是否某一个类要快。

例子：

Java代码

1. public class INSOF {

2. private void method (Object o) {

3. if (o instanceof InterfaceBase) { } // better

4. if (o instanceof ClassBase) { } // worse.

5. }

6. }

8. class ClassBase {}

9. interface InterfaceBase {}

public class INSOF {

private void method (Object o) {

if (o instanceof InterfaceBase) { } // better

if (o instanceof ClassBase) { } // worse.

}

class ClassBase {}

interface InterfaceBase {}

参考资料：

Graig Larman, Rhett Guthrie: "Java 2 Performance and Idiom Guide"

Prentice Hall PTR, 2000. pp.207

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2012-12-25 12:57
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