Java編程性能優化一些事兒

知識 07-10

在JAVA程序中，性能問題的大部分原因並不在於JAVA語言，而是程序本身。養成良好的編碼習慣非常重要，能夠顯著地提升程序性能。

1盡量在合適的場合使用單例

使用單例可以減輕載入的負擔，縮短載入的時間，提高載入的效率，但並不是所有地方都適用於單例，簡單來說，單例主要適用於以下三個方面：

第一，控制資源的使用，通過線程同步來控制資源的並發訪問；

第二，控制實例的產生，以達到節約資源的目的；

第三，控制數據共享，在不建立直接關聯的條件下，讓多個不相關的進程或線程之間實現通信。

2盡量避免隨意使用靜態變數

要知道，當某個對象被定義為static變數所引用，那麼GC通常是不會回收這個對象所佔有的內存，如

此時靜態變數b的生命周期與A類同步，如果A類不會卸載，那麼b對象會常駐內存，直到程序終止。

3盡量避免過多過常的創建Java對象

盡量避免在經常調用的方法，循環中new對象，由於系統不僅要花費時間來創建對象，而且還要花時間對這些對象進行垃圾回收和處理，在我們可以控制的範圍內，最大限度的重用對象，最好能用基本的數據類型或數組來替代對象。

4盡量使用final修飾符

帶有final修飾符的類是不可派生的。在JAVA核心API中，有許多應用final的例子，例如java.lang.String，為String類指定final防止了使用者覆蓋length()方法。另外，如果一個類是final的，則該類所有方法都是final的。java編譯器會尋找機會內聯（inline）所有的final方法（這和具體的編譯器實現有關）。此舉能夠使性能平均提高50%。

如：讓訪問實例內變數的getter/setter方法變成」final：

簡單的getter/setter方法應該被置成final，這會告訴編譯器，這個方法不會被重載，所以，可以變成」inlined」,例子：

5盡量使用局部變數

調用方法時傳遞的參數以及在調用中創建的臨時變數都保存在棧（Stack）中，速度較快。其他變數，如靜態變數，實例變數等，都在堆（Heap）中創建，速度較慢。

6 盡量處理好包裝類型和基本類型兩者的使用場所

雖然包裝類型和基本類型在使用過程中是可以相互轉換，但它們兩者所產生的內存區域是完全不同的，基本類型數據產生和處理都在棧中處理，包裝類型是對象，是在堆中產生實例。在集合類對象，有對象方面需要的處理適用包裝類型，其他的處理提倡使用基本類型。

7慎用synchronized，盡量減小synchronize的方法

都知道，實現同步是要很大的系統開銷作為代價的，甚至可能造成死鎖，所以盡量避免無謂的同步控制。synchronize方法被調用時，直接會把當前對象鎖了，在方法執行完之前其他線程無法調用當前對象的其他方法。所以synchronize的方法盡量小，並且應盡量使用方法同步代替代碼塊同步。

8 盡量不要使用finalize方法

實際上，將資源清理放在finalize方法中完成是非常不好的選擇，由於GC的工作量很大，尤其是回收Young代內存時，大都會引起應用程序暫停，所以再選擇使用finalize方法進行資源清理，會導致GC負擔更大，程序運行效率更差。

9 盡量使用基本數據類型代替對象

String str = 「hello」;

上面這種方式會創建一個「hello」字元串，而且JVM的字元緩存池還會緩存這個字元串；

String str = new String(「hello」);

此時程序除創建字元串外，str所引用的String對象底層還包含一個char[]數組，這個char[]數組依次存放了h,e,l,l,o

10 多線程在未發生線程安全前提下應盡量使用HashMap、ArrayList

HashTable、Vector等使用了同步機制，降低了性能。

11盡量合理的創建HashMap

當你要創建一個比較大的hashMap時，充分利用這個構造函數

避免HashMap多次進行了hash重構,擴容是一件很耗費性能的事，在默認中initialCapacity只有16，而loadFactor是 0.75，需要多大的容量，你最好能準確的估計你所需要的最佳大小，同樣的Hashtable，Vectors也是一樣的道理。

12盡量減少對變數的重複計算

如：

應該改為

並且在循環中應該避免使用複雜的表達式，在循環中，循環條件會被反覆計算，如果不使用複雜表達式，而使循環條件值不變的話，程序將會運行的更快。

13 盡量避免不必要的創建

如：

應該改為

14 盡量在finally塊中釋放資源

程序中使用到的資源應當被釋放，以避免資源泄漏。這最好在finally塊中去做。不管程序執行的結果如何，finally塊總是會執行的，以確保資源的正確關閉。

15 盡量使用移位來代替』a/b』的操作

「/」是一個代價很高的操作，使用移位的操作將會更快和更有效

如

應該改為

16 盡量確定StringBuffer的容量

StringBuffer 的構造器會創建一個默認大小（通常是16）的字元數組。在使用中，如果超出這個大小，就會重新分配內存，創建一個更大的數組，並將原先的數組複製過來，再丟棄舊的數組。在大多數情況下，你可以在創建 StringBuffer的時候指定大小，這樣就避免了在容量不夠的時候自動增長，以提高性能。如：

17盡量早釋放無用對象的引用

大部分時，方法局部引用變數所引用的對象會隨著方法結束而變成垃圾，因此，大部分時候程序無需將局部，引用變數顯式設為null。例如：

上面這個就沒必要了，隨著方法test()的執行完成，程序中obj引用變數的作用域就結束了。但是如果是改成下面：

這時候就有必要將obj賦值為null，可以儘早的釋放對Object對象的引用。

18盡量避免使用二維數組

二維數據佔用的內存空間比一維數組多得多，大概10倍以上。

19盡量避免使用split

除非是必須的，否則應該避免使用split，split由於支持正則表達式，所以效率比較低，如果是頻繁的幾十，幾百萬的調用將會耗費大量資源，如果確實需要頻繁的調用split，可以考慮使用apache的StringUtils.split(string,char)，頻繁split的可以緩存結果。

20 ArrayList & LinkedList

一個是線性表，一個是鏈表，一句話，隨機查詢盡量使用ArrayList，ArrayList優於LinkedList，LinkedList還要移動指針，添加刪除的操作LinkedList優於ArrayList，ArrayList還要移動數據，不過這是理論性分析，事實未必如此，重要的是理解好2者得數據結構，對症下藥。

21 盡量使用System.arraycopy ()代替通過來循環複製數組

System.arraycopy() 要比通過循環來複制數組快的多

22盡量緩存經常使用的對象

儘可能將經常使用的對象進行緩存，可以使用數組，或HashMap的容器來進行緩存，但這種方式可能導致系統佔用過多的緩存，性能下降，推薦可以使用一些第三方的開源工具，如EhCache，Oscache進行緩存，他們基本都實現了FIFO/FLU等緩存演算法。

23盡量避免非常大的內存分配

有時候問題不是由當時的堆狀態造成的，而是因為分配失敗造成的。分配的內存塊都必須是連續的，而隨著堆越來越滿，找到較大的連續塊越來越困難。

24慎用異常

當創建一個異常時，需要收集一個棧跟蹤(stack track)，這個棧跟蹤用於描述異常是在何處創建的。構建這些棧跟蹤時需要為運行時棧做一份快照，正是這一部分開銷很大。當需要創建一個 Exception 時，JVM 不得不說：先別動，我想就您現在的樣子存一份快照，所以暫時停止入棧和出棧操作。棧跟蹤不只包含運行時棧中的一兩個元素，而是包含這個棧中的每一個元素。

如果您創建一個 Exception ，就得付出代價。好在捕獲異常開銷不大，因此可以使用 try-catch 將核心內容包起來。從技術上講，您甚至可以隨意地拋出異常，而不用花費很大的代價。招致性能損失的並不是 throw 操作——儘管在沒有預先創建異常的情況下就拋出異常是有點不尋常。真正要花代價的是創建異常。幸運的是，好的編程習慣已教會我們，不應該不管三七二十一就拋出異常。異常是為異常的情況而設計的，使用時也應該牢記這一原則。

25盡量重用對象

特別是String對象的使用中，出現字元串連接情況時應使用StringBuffer代替，由於系統不僅要花時間生成對象，以後可能還需要花時間對這些對象進行垃圾回收和處理。因此生成過多的對象將會給程序的性能帶來很大的影響。

26不要重複初始化變數

默認情況下，調用類的構造函數時，java會把變數初始化成確定的值，所有的對象被設置成null，整數變數設置成0，float和double變數設置成0.0，邏輯值設置成false。當一個類從另一個類派生時，這一點尤其應該注意，因為用new關鍵字創建一個對象時，構造函數鏈中的所有構造函數都會被自動調用。

這裡有個注意，給成員變數設置初始值但需要調用其他方法的時候，最好放在一個方法比如initXXX()中，因為直接調用某方法賦值可能會因為類尚未初始化而拋空指針異常，如：public int state = this.getState();

27 在java+Oracle的應用系統開發中

在java+Oracle的應用系統開發中，java中內嵌的SQL語言應盡量使用大寫形式，以減少Oracle解析器的解析負擔。

28I/O流操作

在java編程過程中，進行資料庫連接，I/O流操作，在使用完畢後，及時關閉以釋放資源。因為對這些大對象的操作會造成系統大的開銷。

29創建對象會消耗系統的大量內存

過分的創建對象會消耗系統的大量內存，嚴重時，會導致內存泄漏，因此，保證過期的對象的及時回收具有重要意義。JVM的GC並非十分智能，因此建議在對象使用完畢後，手動設置成null。

30在使用同步機制時

在使用同步機制時，應盡量使用方法同步代替代碼塊同步。

31不要在循環中使用Try/Catch語句，應把Try/Catch放在循環最外層

Error是獲取系統錯誤的類，或者說是虛擬機錯誤的類。不是所有的錯誤Exception都能獲取到的，虛擬機報錯Exception就獲取不到，必須用Error獲取。

32通過StringBuffer的構造函數來設定他的初始化容量，可以明顯提升性能

StringBuffer的默認容量為16，當StringBuffer的容量達到最大容量時，她會將自身容量增加到當前的2倍+2，也就是2*n+2。無論何時，只要StringBuffer到達她的最大容量，她就不得不創建一個新的對象數組，然後複製舊的對象數組，這會浪費很多時間。所以給StringBuffer設置一個合理的初始化容量值，是很有必要的！

33合理使用java.util.Vector

Vector與StringBuffer類似，每次擴展容量時，所有現有元素都要賦值到新的存儲空間中。Vector的默認存儲能力為10個元素，擴容加倍。

vector.add(index,obj) 這個方法可以將元素obj插入到index位置，但index以及之後的元素依次都要向下移動一個位置（將其索引加 1）。除非必要，否則對性能不利。同樣規則適用於remove(int index)方法，移除此向量中指定位置的元素。將所有後續元素左移（將其索引減 1）。返回此向量中移除的元素。所以刪除vector最後一個元素要比刪除第1個元素開銷低很多。刪除所有元素最好用removeAllElements()方法。

如果要刪除vector里的一個元素可以使用 vector.remove(obj)；而不必自己檢索元素位置，再刪除，如int index = indexOf（obj）;vector.remove(index)；

34不用new關鍵字創建對象的實例

用new關鍵詞創建類的實例時，構造函數鏈中的所有構造函數都會被自動調用。但如果一個對象實現了Cloneable介面，我們可以調用她的clone()方法。clone()方法不會調用任何類構造函數。

下面是Factory模式的一個典型實現：