Java 性能优化的 45 个细节

时间 2019-12-12

标签 java 性能优化细节栏目 Java 繁體版

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在JAVA程序中，性能问题的大部分缘由并不在于JAVA语言，而是程序自己。养成良好的编码习惯很是重要，可以显著地提高程序性能。java

1. 尽可能在合适的场合使用单例正则表达式

使用单例能够减轻加载的负担，缩短加载的时间，提升加载的效率，但并非全部地方都适用于单例，简单来讲，单例主要适用于如下三个方面：算法

控制资源的使用，经过线程同步来控制资源的并发访问；数据库
控制实例的产生，以达到节约资源的目的；apache
控制数据共享，在不创建直接关联的条件下，让多个不相关的进程或线程之间实现通讯。编程

2. 尽可能避免随意使用静态变量数组

当某个对象被定义为static变量所引用，那么GC一般是不会回收这个对象所占有的内存，如缓存

public class A{

private static B b = new B();

}

此时静态变量b的生命周期与A类同步，若是A类不会卸载，那么b对象会常驻内存，直到程序终止。安全

3. 尽可能避免过多过常地建立Java对象性能优化

尽可能避免在常常调用的方法，循环中new对象，因为系统不只要花费时间来建立对象，并且还要花时间对这些对象进行垃圾回收和处理，在咱们能够控制的范围内，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。

4. 尽可能使用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，若是一个类是final的，则该类全部方法都是final的。java编译器会寻找机会内联（inline）全部的final方法（这和具体的编译器实现有关），此举可以使性能平均提升50%。

如：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，因此，能够变成”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;

}

5. 尽可能使用局部变量

调用方法时传递的参数以及在调用中建立的临时变量都保存在栈（Stack）中，速度较快；其余变量，如静态变量、实例变量等，都在堆（Heap）中建立，速度较慢。

6. 尽可能处理好包装类型和基本类型二者的使用场所

虽然包装类型和基本类型在使用过程当中是能够相互转换，但它们二者所产生的内存区域是彻底不一样的，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，有对象方面须要的处理适用包装类型，其余的处理提倡使用基本类型。

7. 慎用synchronized，尽可能减少synchronize的方法

都知道，实现同步是要很大的系统开销做为代价的，甚至可能形成死锁，因此尽可能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，在方法执行完以前其余线程没法调用当前对象的其余方法。因此，synchronize的方法尽可能减少，而且应尽可能使用方法同步代替代码块同步。

8. 尽可能不要使用finalize方法

实际上，将资源清理放在finalize方法中完成是很是很差的选择，因为GC的工做量很大，尤为是回收Young代内存时，大都会引发应用程序暂停，因此再选择使用finalize方法进行资源清理，会致使GC负担更大，程序运行效率更差。

9. 尽可能使用基本数据类型代替对象

String str = "hello";

上面这种方式会建立一个“hello”字符串，并且JVM的字符缓存池还会缓存这个字符串；

String str = new String("hello");

此时程序除建立字符串外，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

10. 多线程在未发生线程安全前提下应尽可能使用HashMap、ArrayList

HashTable、Vector等使用了同步机制，下降了性能。

11. 尽可能合理的建立HashMap

当你要建立一个比较大的hashMap时，充分利用这个构造函数

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);

避免HashMap屡次进行了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，须要多大的容量，你最好能准确的估计你所须要的最佳大小，一样的Hashtable，Vectors也是同样的道理。

12. 量减小对变量的重复计算

如：

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

应该改成：

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

而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，若是不使用复杂表达式，而使循环条件值不变的话，程序将会运行的更快。

13. 尽可能避免没必要要的建立

如：

A a = new A();

if(i==1){

list.add(a);

}

应该改成：

if(i==1){

A a = new A();

list.add(a);

}

14. 尽可能在finally块中释放资源

程序中使用到的资源应当被释放，以免资源泄漏，这最好在finally块中去作。无论程序执行的结果如何，finally块老是会执行的，以确保资源的正确关闭。

15. 尽可能使用移位来代替'a/b'的操做

"/"是一个代价很高的操做，使用移位的操做将会更快和更有效

如：

int num = a / 4;

int num = a / 8;

应该改成：

int num = a >> 2;

int num = a >> 3;

但注意的是使用移位应添加注释，由于移位操做不直观，比较难理解。

16.尽可能使用移位来代替'a*b'的操做

一样的，对于'*'操做，使用移位的操做将会更快和更有效

如：

int num = a * 4;

int num = a * 8;

应该改成：

int num = a << 2;

int num = a << 3;

17. 尽可能肯定StringBuffer的容量

StringBuffer 的构造器会建立一个默认大小（一般是16）的字符数组。在使用中，若是超出这个大小，就会从新分配内存，建立一个更大的数组，并将原先的数组复制过来，再丢弃旧的数组。在大多数状况下，你能够在建立 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加，以提升性能。

如：

StringBuffer buffer = new StringBuffer(1000);

18. 尽可能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，所以，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

Public void test(){

Object obj = new Object();

……

Obj=null;

}

上面这个就不必了，随着方法test()的执行完成，程序中obj引用变量的做用域就结束了。可是若是是改为下面：

Java代码

Public void test(){

Object obj = new Object();

……

Obj=null;

//执行耗时，耗内存操做；或调用耗时，耗内存的方法

……

}

这时候就有必要将obj赋值为null，能够尽早的释放对Object对象的引用。

19. 尽可能避免使用二维数组

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。

20. 尽可能避免使用split

除非是必须的，不然应该避免使用split，split因为支持正则表达式，因此效率比较低，若是是频繁的几十，几百万的调用将会耗费大量资源，若是确实须要频繁的调用split，能够考虑使用apache的StringUtils.split(string,char)，频繁split的能够缓存结果。

21. ArrayList & LinkedList

一个是线性表，一个是链表，一句话，随机查询尽可能使用ArrayList，ArrayList优于LinkedList，LinkedList还要移动指针，添加删除的操做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。

22. 尽可能使用System.arraycopy ()代替经过来循环复制数组

System.arraycopy() 要比经过循环来复制数组快的多。

23. 尽可能缓存常用的对象

尽量将常用的对象进行缓存，可使用数组，或HashMap的容器来进行缓存，但这种方式可能致使系统占用过多的缓存，性能降低，推荐可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。

24. 尽可能避免很是大的内存分配

有时候问题不是由当时的堆状态形成的，而是由于分配失败形成的。分配的内存块都必须是连续的，而随着堆愈来愈满，找到较大的连续块愈来愈困难。

25. 慎用异常

当建立一个异常时，须要收集一个栈跟踪(stack track)，这个栈跟踪用于描述异常是在何处建立的。构建这些栈跟踪时须要为运行时栈作一份快照，正是这一部分开销很大。当须要建立一个 Exception 时，JVM 不得不说：先别动，我想就您如今的样子存一份快照，因此暂时中止入栈和出栈操做。栈跟踪不仅包含运行时栈中的一两个元素，而是包含这个栈中的每个元素。

若是您建立一个 Exception ，就得付出代价，好在捕获异常开销不大，所以可使用 try-catch 将核心内容包起来。从技术上讲，你甚至能够随意地抛出异常，而不用花费很大的代价。招致性能损失的并非 throw 操做——尽管在没有预先建立异常的状况下就抛出异常是有点不寻常。真正要花代价的是建立异常，幸运的是，好的编程习惯已教会咱们，不该该无论三七二十一就抛出异常。异常是为异常的状况而设计的，使用时也应该牢记这一原则。

26. 尽可能重用对象

特别是String对象的使用中，出现字符串链接状况时应使用StringBuffer代替，因为系统不只要花时间生成对象，之后可能还须要花时间对这些对象进行垃圾回收和处理。所以生成过多的对象将会给程序的性能带来很大的影响。

27. 不要重复初始化变量

默认状况下，调用类的构造函数时，java会把变量初始化成肯定的值，全部的对象被设置成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。当一个类从另外一个类派生时，这一点尤为应该注意，由于用new关键字建立一个对象时，构造函数链中的全部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须要调用其余方法的时候，最好放在一个方法。好比initXXX()中，由于直接调用某方法赋值可能会由于类还没有初始化而抛空指针异常，如：public int state = this.getState()。

28. 在java+Oracle的应用系统开发中，java中内嵌的SQL语言应尽可能使用大写形式，以减小Oracle解析器的解析负担。

29. 在java编程过程当中，进行数据库链接，I/O流操做，在使用完毕后，及时关闭以释放资源。由于对这些大对象的操做会形成系统大的开销。

30. 过度的建立对象会消耗系统的大量内存，严重时，会致使内存泄漏，所以，保证过时的对象的及时回收具备重要意义。JVM的GC并不是十分智能，所以建议在对象使用完毕后，手动设置成null。

31. 在使用同步机制时，应尽可能使用方法同步代替代码块同步。

32. 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。不是全部的错误Exception都能获取到的，虚拟机报错Exception就获取不到，必须用Error获取。

33. 经过StringBuffer的构造函数来设定它的初始化容量，能够明显提高性能

StringBuffer的默认容量为16，当StringBuffer的容量达到最大容量时，它会将自身容量增长到当前的2倍+2，也就是2*n+2。不管什么时候，只要StringBuffer到达它的最大容量，它就不得不建立一个新的对象数组，而后复制旧的对象数组，这会浪费不少时间。因此给StringBuffer设置一个合理的初始化容量值，是颇有必要的！

34. 合理使用java.util.Vector

Vector与StringBuffer相似，每次扩展容量时，全部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) 这个方法能够将元素obj插入到index位置，但index以及以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，不然对性能不利。一样规则适用于remove(int index)方法，移除此向量中指定位置的元素。将全部后续元素左移（将其索引减 1）。返回此向量中移除的元素。因此删除vector最后一个元素要比删除第1个元素开销低不少。删除全部元素最好用removeAllElements()方法。

若是要删除vector里的一个元素可使用 vector.remove(obj)；而没必要本身检索元素位置，再删除，如int index = indexOf（obj）;vector.remove(index)。

35. 不用new关键字建立对象的实例

用new关键词建立类的实例时，构造函数链中的全部构造函数都会被自动调用。但若是一个对象实现了Cloneable接口，咱们能够调用它的clone()方法。clone()方法不会调用任何类构造函数。

下面是Factory模式的一个典型实现：

public static Credit getNewCredit()

{

return new Credit();

}

改进后的代码使用clone()方法：

private static Credit BaseCredit = new Credit();

public static Credit getNewCredit()

{

return (Credit)BaseCredit.clone();

}

36. 不要将数组声明为：public static final

37. HaspMap的遍历：

Map<String, String[]> paraMap = new HashMap<String, String[]>();

for( Entry<String, String[]> entry : paraMap.entrySet() )

{

String appFieldDefId = entry.getKey();

String[] values = entry.getValue();

}

利用散列值取出相应的Entry作比较获得结果，取得entry的值以后直接取key和value。

38. array(数组)和ArrayList的使用

array 数组效率最高，但容量固定，没法动态改变，ArrayList容量能够动态增加，但牺牲了效率。

39. 单线程应尽可能使用 HashMap, ArrayList,除非必要，不然不推荐使用HashTable,Vector，它们使用了同步机制，而下降了性能。

40. StringBuffer,StringBuilder的区别在于：java.lang.StringBuffer 线程安全的可变字符序列。一个相似于String的字符串缓冲区，但不能修改。StringBuilder与该类相比，一般应该优先使用StringBuilder类，由于它支持全部相同的操做，但因为它不执行同步，因此速度更快。为了得到更好的性能，在构造StringBuffer或StringBuilder时应尽可能指定她的容量。固然若是不超过16个字符时就不用了。相同状况下，使用StringBuilder比使用StringBuffer仅能得到10%~15%的性能提高，但却要冒多线程不安全的风险。综合考虑仍是建议使用StringBuffer。

41. 尽可能使用基本数据类型代替对象。

42. 使用具体类比使用接口效率高，但结构弹性下降了，但现代IDE均可以解决这个问题。

43. 考虑使用静态方法，若是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，由于它不须要一个虚拟函数导向表。这同时也是一个很好的实践，由于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。

44. 应尽量避免使用内在的GET,SET方法。

45.避免枚举，浮点数的使用。

如下举几个实用优化的例子：

1、避免在循环条件中使用复杂表达式

在不作编译优化的状况下，在循环中，循环条件会被反复计算，若是不使用复杂表达式，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++)

; // ...

}

}

2、为'Vectors' 和 'Hashtables'定义初始大小

JVM为Vector扩充大小的时候须要从新建立一个更大的数组，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。

一般，默认的10个元素大小是不够的。你最好能准确的估计你所须要的最佳大小。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：

本身设定初始大小。

public Vector v = new Vector(20);

public Hashtable hash = new Hashtable(10);

3、在finally块中关闭Stream

程序中使用到的资源应当被释放，以免资源泄漏。这最好在finally块中去作。无论程序执行的结果如何，finally块老是会执行的，以确保资源的正确关闭。

4、使用'System.arraycopy ()'代替经过来循环复制数组

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);

}

}

5、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，因此，能够变成”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;

}

6、对于常量字符串，用'String' 代替 'StringBuffer'

常量字符串并不须要动态改变长度。

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，若是肯定这个String不会再变的话，这将会减小运行开销提升性能。

7、在字符串相加的时候，使用 ' ' 代替 " "，若是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'

}

}

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，或许有些对咱们实际工做适用，有些不适用，还望根据实际工做场景进行取舍，活学活用，变通为宜。