java性能优化笔记 —— for循环

1.多层嵌套循环

stratTime = System.nanoTime();  
for (int i = 0; i <10000 ; i++) {  
    for (int j = 0; j < 100; j++) {
        for (int k = 0; k < 10; k++) {  
            testFunction(i, j, k);
        }
    }
}
System.out.println("外大内小耗时："+ (endTime - stratTime));

优化后：

stratTime = System.nanoTime();  
for (int i = 0; i <10 ; i++) {  
    for (int j = 0; j < 100; j++) {
        for (int k = 0; k < 10000; k++) {  
            testFunction(i, j, k);
        }
    }
}
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("外小内大耗时："+(endTime - stratTime));

二者耗时对比：

外大内小耗时：1582127649  
外小内大耗时：761666633

优化原理

咱们先分析原代码循环变量在实例化、初始化、比较、自增等方面的耗时状况：

优化前：

变量	实例化(次数)	初始化(次数)	比较(次数)	自增(次数)
i	1	1	10000	10000
j	10000	10000	10000*100	10000*100
k	10000*100	10000*100	1000010010	1000010010

优化后：

变量	实例化(次数)	初始化(次数)	比较(次数)	自增(次数)
i	1	1	10	10
j	10	10	10*100	10*100
k	10*100	10*100	1010010000	1010010000

结论

嵌套循环应该遵循“外小内大”的原则

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2.循环变量的实例化应放在循环外

在1.中优化后的代码基础上，进行二次优化：

stratTime = System.nanoTime();  
int i, j, k;
for (i = 0; i <10 ; i++) {  
    for (j = 0; j < 100; j++) {
        for (k = 0; k < 10000; k++) {  
            testFunction(i, j, k);
        }
    }
}
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("提取出循环内变量后耗时："+(endTime - stratTime));

结果以下：

外小内大耗时：761666633  
 提取出循环内变量后耗时：748479323

优化并不明显，可是当循环越大时，耗时会差距更大

## 优化原理
优化后：

变量	实例化(次数)	初始化(次数)	比较(次数)	自增(次数)
i	1	1	10	10
j	1	10	10*100	10*100
k	1	10*100	1010010000	1010010000

结论

循环变量的实例化应该尽可能放在循环外进行

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3.提取与循环无关的表达式

stratTime = System.nanoTime();  
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {  
    i=i*a*b;  
}  
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("未提取耗时："+(endTime - stratTime));

优化后：

stratTime = System.nanoTime();  
c = a*b;  
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {  
    i=i*c;  
}  
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("已提取耗时："+(endTime - stratTime));

结论：

代码中a+b与咱们的循环无关，因此应该把它放到外面，避免重复计算。

4.消除循环终止判断时的方法调用

stratTime = System.nanoTime();  
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {  
      
}  
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("未优化list耗时："+(endTime - stratTime));

优化后：

stratTime = System.nanoTime();  
int size = list.size();  
for (int i = 0; i < size; i++) {  
      
}  
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("优化list耗时："+(endTime - stratTime));

结论

list.size()每次循环都会被执行一次，这无疑会影响程序的性能，因此应该将其放到循环外面，用一个变量来代替。

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5.异常捕获

stratTime = System.nanoTime();  
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {  
    try {  
    } catch (Exception e) {  
    }  
}  
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("在内部捕获异常耗时："+(endTime - stratTime));

优化后：

stratTime = System.nanoTime();  
try {  
    for (int i = 0; i < 10000000; i++) {  
    }  
} catch (Exception e) {  
  
}  
endTime = System.nanoTime();  
System.out.println("在外部捕获异常耗时："+(endTime - stratTime));

结论

捕获异常是很耗资源的，因此不要讲try catch放到循环内部。