`

漫谈Java程序的性能优化

    博客分类:
  • JAVA
阅读更多
Java使得复杂应用的开发变得相对简单,毫无疑问,它的这种易用性对Java的大范围流行功不可没。然而,这种易用性实际上是一把双刃剑。一个设计良好的Java程序,性能表现往往不如一个同样设计良好的C++程序。在Java程序中,性能问题的大部分原因并不在于Java语言,而是在于程序本身。养成好的代码编写习惯非常重要,比如正确地、巧妙地运用java.lang.String类和java.util.Vector类,它能够显着地提高程序的性能。下面我们就来具体地分析一下这方面的问题。

  在java中,使用最频繁、同时也是滥用最多的一个类或许就是java.lang.String,它也是导致代码性能低下最主要的原因之一。请考虑下面这个例子:

 
 String s1 = "Testing String";

  String s2 = "Concatenation Performance";

  String s3 = s1 + " " + s2;
  
几乎所有的Java程序员都知道上面的代码效率不高。那么,我们应该怎么办呢?也许可以试试下面这种代码:

 
 StringBuffer s = new StringBuffer();

  s.append("Testing String");

  s.append(" ");

  s.append("Concatenation Performance");

  String s3 = s.toString();

  这些代码会比第一个代码片段效率更高吗?答案是否定的。这里的代码实际上正是编译器编译第一个代码片段之后的结果。既然与使用多个独立的String对象相比,StringBuffer并没有使代码有任何效率上的提高,那为什么有那么多的Java书籍批评第一种方法、推荐使用第二种方法?

  第二个代码片段用到了StringBuffer类(编译器在第一个片段中也将使用StringBuffer类),我们来分析一下StringBuffer类的默认构造函数,下面是它的代码:

 
 public StringBuffer() { this(16); }
 
 默认构造函数预设了16个字符的缓存容量。现在我们再来看看StringBuffer类的append()方法:

 
 public synchronized StringBuffer append(String str) {

  if (str == null) {

  str = String.valueOf(str);

  }

  int len = str.length();

  int newcount = count + len;

  if (newcount > value.length) expandCapacity(newcount);

  str.getChars(0, len, value, count);

  count = newcount; return this;

  }

  append()方法首先计算字符串追加完成后的总长度,如果这个总长度大于StringBuffer的存储能力,append()方法调用私有的expandCapacity()方法。expandCapacity()方法在每次被调用时使StringBuffer存储能力加倍,并把现有的字符数组内容复制到新的存储空间。

  在第二个代码片段中(以及在第一个代码片段的编译结果中),由于字符串追加操作的最后结果是“Testing String Concatenation Performance”,它有40个字符,StringBuffer的存储能力必须扩展两次,从而导致了两次代价昂贵的复制操作。因此,我们至少有一点可以做得比编译器更好,这就是分配一个初始存储容量大于或者等于40个字符的StringBuffer,如下所示:

 
 StringBuffer s = new StringBuffer(45);

  s.append("Testing String");

  s.append(" ");

  s.append("Concatenation Performance");

  String s3 = s.toString();

  再考虑下面这个例子:

  
String s = "";

  int sum = 0;

  for(int I=1; I<10; I++) {

  sum += I;

  s = s + "+" +I ;

  }

  s = s + "=" + sum;
 
分析一下为何前面的代码比下面的代码效率低:

  
StringBuffer sb = new StringBuffer();

  int sum = 0;

  for(int I=1;

  I<10; I++){

  sum + = I;

  sb.append(I).append("+");

  }

  String s = sb.append("=").append(sum).toString();

  原因就在于每个s = s + "+" + I操作都要创建并拆除一个StringBuffer对象以及一个String对象。这完全是一种浪费,而在第二个例子中我们避免了这种情况。

  我们再来看看另外一个常用的Java类??java.util.Vector。简单地说,一个Vector就是一个java.lang.Object实例的数组。Vector与数组相似,它的元素可以通过整数形式的索引访问。但是,Vector类型的对象在创建之后,对象的大小能够根据元素的增加或者删除而扩展、缩小。请考虑下面这个向Vector加入元素的例子:

 
 Object obj = new Object();

  Vector v = new Vector(100000);

  for(int I=0;

  I<100000; I++) { v.add(0,obj); }
  除非有绝对充足的理由要求每次都把新元素插入到Vector的前面,否则上面的代码对性能不利。在默认构造函数中,Vector的初始存储能力是10个元素,如果新元素加入时存储能力不足,则以后存储能力每次加倍。Vector类就象StringBuffer类一样,每次扩展存储能力时,所有现有的元素都要复制到新的存储空间之中。下面的代码片段要比前面的例子快几个数量级:
  Object obj = new Object();

  Vector v = new Vector(100000);

  for(int I=0; I<100000; I++) { v.add(obj); }
  同样的规则也适用于Vector类的remove()方法。由于Vector中各个元素之间不能含有“空隙”,删除除最后一个元素之外的任意其他元素都导致被删除元素之后的元素向前移动。也就是说,从Vector删除最后一个元素要比删除第一个元素“开销”低好几倍。

  假设要从前面的Vector删除所有元素,我们可以使用这种代码:

  
for(int I=0; I<100000; I++)

  {

  v.remove(0);

  }
  但是,与下面的代码相比,前面的代码要慢几个数量级:
  for(int I=0; I<100000; I++)

  {

  v.remove(v.size()-1);

  }
  从Vector类型的对象v删除所有元素的最好方法是:

  v.removeAllElements();

  假设Vector类型的对象v包含字符串“Hello”。考虑下面的代码,它要从这个Vector中删除“Hello”字符串:

  
String s = "Hello";

  int i = v.indexOf(s);

  if(I != -1) v.remove(s);
  这些代码看起来没什么错误,但它同样对性能不利。在这段代码中,indexOf()方法对v进行顺序搜索寻找字符串“Hello”,remove(s)方法也要进行同样的顺序搜索。改进之后的版本是:

 
 String s = "Hello";

  int i = v.indexOf(s);

  if(I != -1) v.remove(i);
  这个版本中我们直接在remove()方法中给出待删除元素的精确索引位置,从而避免了第二次搜索。一个更好的版本是:

  
String s = "Hello"; v.remove(s);
  最后,我们再来看一个有关Vector类的代码片段:

  
for(int I=0; I++;I

  如果v包含100,000个元素,这个代码片段将调用v.size()方法100,000次。虽然size方法是一个简单的方法,但它仍旧需要一次方法调用的开销,至少JVM需要为它配置以及清除堆栈环境。在这里,for循环内部的代码不会以任何方式修改Vector类型对象v的大小,因此上面的代码最好改写成下面这种形式:

  
int size = v.size(); for(int I=0; I++;I
  虽然这是一个简单的改动,但它仍旧赢得了性能。毕竟,每一个CPU周期都是宝贵的。

  拙劣的代码编写方式导致代码性能下降。但是,正如本文例子所显示的,我们只要采取一些简单的措施就能够显着地改善代码性能。

分享到:
评论

相关推荐

    JVM 内存分代、垃圾回收漫谈.docx

    Java虚拟机(JVM)内存管理是Java程序性能优化的关键环节。JVM内存主要分为五个区域:程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈、Java堆和方法区。 程序计数器记录当前线程正在执行的字节码的行号,每个线程都有独立的...

    开发框架漫谈.rar

    最后,关于开发框架的其他问题,可能涵盖兼容性、学习曲线、性能优化、版本升级等方面。例如,框架的兼容性可能涉及到与数据库、浏览器或操作系统版本的适配;学习曲线可能影响到开发者的生产力;性能优化可能需要对...

    android面试题

    面试题可能包括但不限于数据结构、算法、语言特性、设计模式、Android组件、UI设计、性能优化以及最佳实践等多个方面。 【Java基础】:作为Android开发的基础,Java语言的理解至关重要。面试中可能会问到类与对象、...

    通向架构师的道路(第七天)之漫谈使用ThreadLocal改进你的层次的划分

    在通向架构师的道路中,ThreadLocal是一个重要的工具,它在Java多线程编程中起到关键作用,尤其是在优化层次划分时。ThreadLocal自JDK 1.2起就存在,它不是一个线程,而是一种管理线程局部变量的机制。每个线程都有...

    dicretshow开发的虚拟摄像头源码

    3. **性能优化**:优化数据处理流程,减少延迟,提升视频质量,以满足高质量直播的需求。 4. **安全机制**:考虑如何保护用户隐私,避免非法获取或篡改视频流。 5. **多源支持**:实现从多种数据源(如屏幕捕获、...

    通向架构师的道路(最全的资料)

    《通向架构师的道路》是一本综合性的学习资源,涵盖了从系统搭建到集群部署,再到性能优化的关键领域,旨在帮助读者提升成为架构师所需的技术能力。这个压缩包包含了一系列文档,详细介绍了不同主题,让我们逐一解析...

    通向架构师的道路.rar

    文档可能涵盖了索引优化、查询优化、存储结构调整等方法,帮助读者深入理解Oracle的性能瓶颈及解决策略。 7. **通向架构师的道路(第十九天)使用maven构建Spring工程.docx** 这部分可能详细介绍了使用Maven创建和...

    追源索骥:透过源码看懂Flink核心框架的执行流程

    FLIP-6 提出了一系列改进措施,旨在提高系统的灵活性和性能。 - **7.2.3 ClusterManager 的架构** ClusterManager 负责管理和调度集群资源,是 Flink 的核心组件之一。 - **7.2.4 组件设计及细节** FLIP-6 中...

    eclipse 使用xfire开发webservices server

    在IT行业中,Web服务是一种基于互联网的标准协议,用于应用程序之间的通信。本文将深入探讨如何使用Eclipse集成开发环境(IDE)结合XFire库来开发Web服务服务器端。XFire是Apache CXF的一部分,是一个轻量级、高性能...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics