Java编码技巧之高效代码50例

导读

世界上只有两种物质：高效率和低效率；世界上只有两种人：高效率的人和低效率的人。——萧伯纳

同理，世界上只有两种代码：高效代码和低效代码；世界上只有两种人：编写高效代码的人和编写低效代码的人。如何编写高效代码，是每一个研发团队都面临的一个重大问题。因此，做者根据实际经验，查阅了大量资料，总结了"Java高效代码50例"，让每个Java程序员都能编写出"高效代码"。

1.常量&变量

1.1.直接赋值常量值，禁止声明新对象

直接赋值常量值，只是建立了一个对象引用，而这个对象引用指向常量值。

反例：

正例：

1.2.当成员变量值无需改变时，尽可能定义为静态常量

在类的每一个对象实例中，每一个成员变量都有一份副本，而成员静态常量只有一份实例。

反例：

正例：

1.3.尽可能使用基本数据类型，避免自动装箱和拆箱

Java 中的基本数据类型double、float、long、int、short、char、boolean，分别对应包装类Double、Float、Long、Integer、Short、Character、Boolean。 JVM支持基本类型与对应包装类的自动转换，被称为自动装箱和拆箱。装箱和拆箱都是须要CPU和内存资源的，因此应尽可能避免使用自动装箱和拆箱。

反例：

正例：

1.4.若是变量的初值会被覆盖，就没有必要给变量赋初值

反例：

正例：

1.5.尽可能使用函数内的基本类型临时变量

在函数内，基本类型的参数和临时变量都保存在栈（Stack）中，访问速度较快；对象类型的参数和临时变量的引用都保存在栈（Stack）中，内容都保存在堆（Heap）中，访问速度较慢。在类中，任何类型的成员变量都保存在堆（Heap）中，访问速度较慢。

反例：

正例：

1.6.尽可能不要在循环体外定义变量

在老版JDK中，建议“尽可能不要在循环体内定义变量”，可是在新版的JDK中已经作了优化。经过对编译后的字节码分析，变量定义在循环体外和循环体内没有本质的区别，运行效率基本上是同样的。反而，根据“ 局部变量做用域最小化 ”原则，变量定义在循环体内更科学更便于维护，避免了延长大对象生命周期致使延缓回收问题 。

反例：

正例：

1.7.不可变的静态常量，尽可能使用非线程安全类

不可变的静态常量，虽然须要支持多线程访问，也可使用非线程安全类。

反例：

正例：

1.8.不可变的成员变量，尽可能使用非线程安全类

不可变的成员变量，虽然须要支持多线程访问，也可使用非线程安全类。

反例：

正例：

2.对象&类

2.1.禁止使用JSON转化对象

JSON提供把对象转化为JSON字符串、把JSON字符串转为对象的功能，因而被某些人用来转化对象。这种对象转化方式，虽然在功能上没有问题，可是在性能上却存在问题。

反例：

正例：

2.2.尽可能不使用反射赋值对象

用反射赋值对象，主要优势是节省了代码量，主要缺点倒是性能有所降低。

反例：

正例：

2.3.采用Lambda表达式替换内部匿名类

对于大多数刚接触JDK8的同窗来讲，都会认为Lambda表达式就是匿名内部类的语法糖。实际上， Lambda表达式在大多数虚拟机中采用invokeDynamic指令实现，相对于匿名内部类在效率上会更高一些。

反例：

正例：

2.4.尽可能避免定义没必要要的子类

多一个类就须要多一份类加载，因此尽可能避免定义没必要要的子类。

反例：

正例：

2.5.尽可能指定类的final修饰符

为类指定final修饰符，可让该类不能够被继承。若是指定了一个类为final，则该类全部的方法都是final的，Java编译器会寻找机会内联全部的final方法。内联对于提高Java运行效率做用重大，具体可参见Java运行期优化，可以使性能平均提升50%。

反例：

正例：

注意：使用Spring的AOP特性时，须要对Bean进行动态代理，若是Bean类添加了final修饰，会致使异常。

3.方法

3.1.把跟类成员变量无关的方法声明成静态方法

静态方法的好处就是不用生成类的实例就能够直接调用。静态方法再也不属于某个对象，而是属于它所在的类。只须要经过其类名就能够访问，不须要再消耗资源去反复建立对象。即使在类内部的私有方法，若是没有使用到类成员变量，也应该声明为静态方法。

反例：

正例：

3.2.尽可能使用基本数据类型做为方法参数类型，避免没必要要的装箱、拆箱和空指针判断

反例：

正例：

3.3.尽可能使用基本数据类型做为方法返回值类型，避免没必要要的装箱、拆箱和空指针判断

在JDK类库的方法中，不少方法返回值都采用了基本数据类型，首先是为了不没必要要的装箱和拆箱，其次是为了不返回值的空指针判断。好比：Collection.isEmpty()和Map.size()。

反例：

正例：

3.4.协议方法参数值非空，避免没必要要的空指针判断

协议编程，能够@NonNull和@Nullable标注参数，是否遵循全凭调用者自觉。

反例：

正例：

3.5.协议方法返回值非空，避免没必要要的空指针判断

协议编程，能够@NonNull和@Nullable标注参数，是否遵循全凭实现者自觉。

反例：

正例：

3.6.被调用方法已支持判空处理，调用方法无需再进行判空处理

反例：

正例：

3.7.尽可能避免没必要要的函数封装

方法调用会引发入栈和出栈，致使消耗更多的CPU和内存，应当尽可能避免没必要要的函数封装。固然，为了使代码更简洁、更清晰、更易维护，增长必定的方法调用所带来的性能损耗是值得的。

反例：

正例：

3.8.尽可能指定方法的final修饰符

方法指定final修饰符，可让方法不能够被重写，Java编译器会寻找机会内联全部的final方法。内联对于提高Java运行效率做用重大，具体可参见Java运行期优化，可以使性能平均提升50%。

注意：全部的private方法会隐式地被指定final修饰符，因此无须再为其指定final修饰符。

反例：

正例：

注意：使用Spring的AOP特性时，须要对Bean进行动态代理，若是方法添加了final修饰，将不会被代理。

4.表达式

4.1.尽可能减小方法的重复调用

反例：

正例：

4.2.尽可能避免没必要要的方法调用

反例：

正例：

4.3.尽可能使用移位来代替正整数乘除

用移位操做能够极大地提升性能。对于乘除2^n(n为正整数)的正整数计算，能够用移位操做来代替。

反例：

正例：

4.4.提取公共表达式，避免重复计算

提取公共表达式，只计算一次值，而后重复利用值。

反例：

正例：

4.5.尽可能不在条件表达式中用!取反

使用!取反会多一次计算，若是没有必要则优化掉。

反例：

正例：

4.6.对于多常量选择分支，尽可能使用switch语句而不是if-else语句

if-else语句，每一个if条件语句都要加装计算，直到if条件语句为true为止。switch语句进行了跳转优化，Java中采用tableswitch或lookupswitch指令实现，对于多常量选择分支处理效率更高。通过试验证实：在每一个分支出现几率相同的状况下，低于5个分支时if-else语句效率更高，高于5个分支时switch语句效率更高。

反例：

正例：

备注：若是业务复杂，能够采用Map实现策略模式。

5.字符串

5.1.尽可能不要使用正则表达式匹配

正则表达式匹配效率较低，尽可能使用字符串匹配操做。

反例：

正例：

5.2.尽可能使用字符替换字符串

字符串的长度不肯定，而字符的长度固定为1，查找和匹配的效率天然提升了。

反例：

正例：

5.3.尽可能使用StringBuilder进行字符串拼接

String是final类，内容不可修改，因此每次字符串拼接都会生成一个新对象。StringBuilder在初始化时申请了一块内存，之后的字符串拼接都在这块内存中执行，不会申请新内存和生成新对象。

反例：

正例：

5.4.不要使用""+转化字符串

使用""+进行字符串转化，使用方便可是效率低，建议使用String.valueOf.

反例：

正例：

6.数组

6.1.不要使用循环拷贝数组，尽可能使用System.arraycopy拷贝数组

推荐使用System.arraycopy拷贝数组，也可使用Arrays.copyOf拷贝数组。

反例：

正例：

6.2.集合转化为类型T数组时，尽可能传入空数组T[0]

将集合转换为数组有2种形式：toArray(new T[n])和toArray(new T[0])。在旧的Java版本中，建议使用toArray(new T[n])，由于建立数组时所需的反射调用很是慢。在OpenJDK6后，反射调用是内在的，使得性能得以提升，toArray(new T[0])比toArray(new T[n])效率更高。此外，toArray(new T[n])比toArray(new T[0])多获取一次列表大小，若是计算列表大小耗时过长，也会致使toArray(new T[n])效率下降。

反例：

正例：

建议：集合应该提供一个toArray(Class<T> clazz)方法，避免无用的空数组初始化（new T[0]）。

6.3.集合转化为Object数组时，尽可能使用toArray()方法

转化Object数组时，没有必要使用toArray[new Object[0]]，能够直接使用toArray()。避免了类型的判断，也避免了空数组的申请，因此效率会更高。

反例：

正例：

7.集合

7.1.初始化集合时，尽可能指定集合大小

Java集合初始化时都会指定一个默认大小，当默认大小再也不知足数据需求时就会扩容，每次扩容的时间复杂度有多是O(n)。因此，尽可能指定预知的集合大小，就能避免或减小集合的扩容次数。

反例：

正例：

7.2.不要使用循环拷贝集合，尽可能使用JDK提供的方法拷贝集合

JDK提供的方法能够一步指定集合的容量，避免屡次扩容浪费时间和空间。同时，这些方法的底层也是调用System.arraycopy方法实现，进行数据的批量拷贝效率更高。

反例：

正例：

7.3.尽可能使用Arrays.asList转化数组为列表

原理与"不要使用循环拷贝集合，尽可能使用JDK提供的方法拷贝集合"相似。

反例：

正例：

7.4.直接迭代须要使用的集合

直接迭代须要使用的集合，无需经过其它操做获取数据。

反例：

正例：

7.5.不要使用size方法检测空，必须使用isEmpty方法检测空

使用size方法来检测空逻辑上没有问题，但使用isEmpty方法使得代码更易读，而且能够得到更好的性能。任何isEmpty方法实现的时间复杂度都是O(1)，可是某些size方法实现的时间复杂度有多是O(n)。

反例：

正例：

7.6.非随机访问的List，尽可能使用迭代代替随机访问

对于列表，可分为随机访问和非随机访问两类，能够用是否实现RandomAccess接口判断。随机访问列表，直接经过get获取数据不影响效率。而非随机访问列表，经过get获取数据效率极低。

反例：

正例：

其实，无论列表支不支持随机访问，都应该使用迭代进行遍历。

7.7.尽可能使用HashSet判断值存在

在Java集合类库中，List的contains方法广泛时间复杂度是O(n)，而HashSet的时间复杂度为O(1)。若是须要频繁调用contains方法查找数据，能够先将List转换成HashSet。

反例：

正例：

7.8.避免先判断存在再进行获取

若是须要先判断存在再进行获取，能够直接获取并判断空，从而避免了二次查找操做。

反例：

正例：

8.异常

8.1.直接捕获对应的异常

直接捕获对应的异常，避免用instanceof判断，效率更高代码更简洁。

反例：

正例：

8.2.尽可能避免在循环中捕获异常

当循环体抛出异常后，无需循环继续执行时，没有必要在循环体中捕获异常。由于，过多的捕获异常会下降程序执行效率。

反例：

正例：

8.3.禁止使用异常控制业务流程

相对于条件表达式，异常的处理效率更低。

反例：

正例：

9.缓冲区

9.1.初始化时尽可能指定缓冲区大小

初始化时，指定缓冲区的预期容量大小，避免屡次扩容浪费时间和空间。

反例：

正例：

9.2.尽可能重复使用同一缓冲区

针对缓冲区，Java虚拟机须要花时间生成对象，还要花时间进行垃圾回收处理。因此，尽可能重复利用缓冲区。

反例：

正例：

其中，使用setLength方法让缓冲区从新从0开始。

9.3.尽可能设计使用同一缓冲区

为了提升程序运行效率，在设计上尽可能使用同一缓冲区。

反例：

正例：

去掉每一个转化方法中的缓冲区申请，申请一个缓冲区给每一个转化方法使用。从时间上来讲，节约了大量缓冲区的申请释放时间；从空间上来讲，节约了大量缓冲区的临时存储空间。

9.4.尽可能使用缓冲流减小IO操做

使用缓冲流BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream等，能够大幅减小IO次数并提高IO速度。

反例：

正例：

其中，能够根据实际状况手动指定缓冲流的大小，把缓冲流的缓冲做用发挥到最大。

10.线程

10.1.在单线程中，尽可能使用非线程安全类

使用非线程安全类，避免了没必要要的同步开销。

反例：

正例：

10.2.在多线程中，尽可能使用线程安全类

使用线程安全类，比本身实现的同步代码更简洁更高效。

反例：

正例：

10.3.尽可能减小同步代码块范围

在一个方法中，可能只有一小部分的逻辑是须要同步控制的，若是同步控制了整个方法会影响执行效率。因此，尽可能减小同步代码块的范围，只对须要进行同步的代码进行同步。

反例：

正例：

10.4.尽可能合并为同一同步代码块

同步代码块是有性能开销的，若是肯定能够合并为同一同步代码块，就应该尽可能合并为同一同步代码块。

反例：

正例：

10.5.尽可能使用线程池减小线程开销

多线程中两个必要的开销：线程的建立和上下文切换。采用线程池，能够尽可能地避免这些开销。

反例：

正例：

后记

做为一名长期奋战在业务一线的"IT民工"，没有机会去研究什么高深莫测的"理论"，只能专一于眼前看得见摸得着的"技术"，致力于作到"干一行、爱一行、专注行、精一行"。

本文是《 Java编程技巧之数据结构 》的姊妹篇，做者在这里只是抛砖引玉，但愿你们进行补充完善。

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本文做者：中间件小哥

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