Java编程性能优

• 1. 尽量避免过多过常的创建Java对象

  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，最大限度的重用对象，最好能用基本的数据类型或数组来替代对象。

• 2. 尽量使用final修饰符

  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%。

• 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。

• 4. 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：

  第一，控制资源的使用，通过线程同步来控制资源的并发访问；

  第二，控制实例的产生，以达到节约资源的目的；

  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。

• 5. 尽量避免随意使用静态变量

  要知道，当某个对象被定义为stataic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

  Java代码

  1 public class A{  

  2 static B b = new B();  

  3 }  

  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。

• 6. 尽量处理好包装类型和基本类型两者的使用场所

  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。

• 7. 慎用synchronized，尽量减小synchronize的方法

  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的方法尽量小，并且应尽量使用方法同步代替代码块同步。

• 8. 尽量使用StringBuilder和StringBuffer进行字符串连接

  这个就不多讲了。

• 9. 尽量不要使用finalize方法

  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。

• 10. 尽量使用基本数据类型代替对象

  String str = "hello";

  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；

  String str = new String("hello");

  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. 单线程应尽量使用HashMap、ArrayList

  HashTable、Vector等使用了同步机制，降低了性能。

• 12. 尽量合理的创建HashMap

  当你要创建一个比较大的hashMap时，充分利用另一个构造函数

  public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

  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。

• 13. 尽量避免使用二维数组

  二维数据占用的内存空间比一维数组多得多，大概10倍以上。

• 14. 尽量避免使用split

  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。

• 15. ArrayList & LinkedList

  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。

• 16. 尽量使用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

   

• 17. 尽量缓存经常使用的对象

  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。

• 17. 尽量缓存经常使用的对象

  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。

• 19. 尽量减少对变量的重复计算

  如

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

  应该改为

  for(int i=0,len=list.size();i<len;i++)

  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。

• 20. 尽量避免不必要的创建

  如

  A a = new A();

  if(i==1){list.add(a);}

  应该改为

  if(i==1){

  A a = new A();

  list.add(a);}

• 21. 尽量在finally块中释放资源

  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。

• 22. 尽量使用移位来代替'a/b'的操作

  "/"是一个代价很高的操作，使用移位的操作将会更快和更有效

  如

  int num = a / 4;

  int num = a / 8;

  应该改为

  int num = a >> 2;

  int num = a >> 3;

  但注意的是使用移位应添加注释，因为移位操作不直观，比较难理解

• 23.尽量使用移位来代替'a*b'的操作

  同样的，对于'*'操作，使用移位的操作将会更快和更有效

  如

  int num = a * 4;

  int num = a * 8;

  应该改为

  int num = a << 2;

  int num = a << 3;

• 24. 尽量确定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。

  如：StringBuffer buffer = new StringBuffer(1000);  

• 25. 尽量早释放无用对象的引用

  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。

  例如：

  Java代码

  4 Public void test(){  

  5 Object obj = new Object();  

  6 ……  

  7 Obj=null;  

  8 }  

  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：

  Java代码

  9 Public void test(){  

  10 Object obj = new Object();  

  11 ……  

  12 Obj=null;  

  13 //执行耗时，耗内存操作；或调用耗时，耗内存的方法  

  14 ……  

  15 }  

  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。

• 26. 慎用异常

  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，您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

 

 

 

 

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：
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、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：
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。
    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：
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：
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);
    }
}
         
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：
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;
}

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：         
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。
         
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：
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：         
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：
public class PCTS {
    private void method(String s) {
        if (s.startsWith("a")) { // violation
            // ...
        }
    }
}
         
更正         
将'startsWith()' 替换成'charAt()'.
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：
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：
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：
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：
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：
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' '
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：
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：
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：         
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         
    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：
public class UEQ
{
    boolean method (String string) {
        return string.endsWith ("a") == true;   // Violation
    }
}

更正：
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：
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：
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：
public class IF {
    public int method(boolean isDone) {
        if (isDone) {
            return 0;
        } else {
            return 10;
        }
    }
}

更正：
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：
public class IFAS {
    void method(boolean isTrue) {
        if (isTrue) {
            _value = 0;
        } else {
            _value = 1;
        }
    }
    private int _value = 0;
}

更正：
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：         
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         
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：         
public class RSBC {
    void method () {
        StringBuffer buffer = new StringBuffer(); // violation
        buffer.append ("hello");
    }
}
         
更正：         
为StringBuffer提供寝大小。         
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：
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：         
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：
public class DUN {
    boolean method (boolean a, boolean b) {
        if (!a)
            return !a;
        else
            return !b;
    }
}

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：
public class INSOF {
    private void method (Object o) {
        if (o instanceof InterfaceBase) { }  // better
        if (o instanceof ClassBase) { }   // worse.
    }
}

class ClassBase {}
interface InterfaceBase {}