Java性能優化的50個細節

在JAVA程序中，性能問題的大部分緣由並不在於JAVA語言，而是程序自己。養成良好的編碼習慣很是重要，可以顯著地提高程序性能。

1. 儘可能在合適的場合使用單例

使用單例能夠減輕加載的負擔，縮短加載的時間，提升加載的效率，但並非全部地方都適用於單例，簡單來講，單例主要適用於如下三個方面：

第一，控制資源的使用，經過線程同步來控制資源的併發訪問；

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，在不創建直接關聯的條件下，讓多個不相關的進程或線程之間實現通訊。

2. 儘可能避免隨意使用靜態變量

當某個對象被定義爲static變量所引用，那麼GC一般是不會回收這個對象所佔有的內存，如

public class A{
private static B b = new B();
}

此時靜態變量b的生命週期與A類同步，若是A類不會卸載，那麼b對象會常駐內存，直到程序終止。

 

3. 儘可能避免過多過常地建立Java對象

儘可能避免在常常調用的方法，循環中new對象，因爲系統不只要花費時間來建立對象，並且還要花時間對這些對象進行垃圾回收和處理，在咱們能夠控制的範圍內，最大限度地重用對象，最好能用基本的數據類型或數組來替代對象。

4. 儘可能使用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，爲String類指定final防止了使用者覆蓋length()方法。另外，若是一個類是final的，則該類全部方法都是final的。java編譯器會尋找機會內聯（inline）全部的final方法（這和具體的編譯器實現有關），此舉可以使性能平均提升50%。

如：讓訪問實例內變量的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，因此，能夠變成」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. 儘可能使用局部變量

調用方法時傳遞的參數以及在調用中建立的臨時變量都保存在棧（Stack）中，速度較快；其餘變量，如靜態變量、實例變量等，都在堆（Heap）中建立，速度較慢。

6. 儘可能處理好包裝類型和基本類型二者的使用場所

雖然包裝類型和基本類型在使用過程當中是能夠相互轉換，但它們二者所產生的內存區域是徹底不一樣的，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，有對象方面須要的處理適用包裝類型，其餘的處理提倡使用基本類型。

7. 慎用synchronized，儘可能減少synchronize的方法

都知道，實現同步是要很大的系統開銷做爲代價的，甚至可能形成死鎖，因此儘可能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，在方法執行完以前其餘線程沒法調用當前對象的其餘方法。因此，synchronize的方法儘可能減少，而且應儘可能使用方法同步代替代碼塊同步。

9. 儘可能不要使用finalize方法

實際上，將資源清理放在finalize方法中完成是很是很差的選擇，因爲GC的工做量很大，尤爲是回收Young代內存時，大都會引發應用程序暫停，因此再選擇使用finalize方法進行資源清理，會致使GC負擔更大，程序運行效率更差。

10. 儘可能使用基本數據類型代替對象

 

String str = "hello";

上面這種方式會建立一個「hello」字符串，並且JVM的字符緩存池還會緩存這個字符串；

String str = new String("hello");

 

此時程序除建立字符串外，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

11. 多線程在未發生線程安全前提下應儘可能使用HashMap、ArrayList

HashTable、Vector等使用了同步機制，下降了性能。

12. 儘可能合理的建立HashMap

當你要建立一個比較大的hashMap時，充分利用這個構造函數

 

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);

 

避免HashMap屢次進行了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，須要多大的容量，你最好能準確的估計你所須要的最佳大小，一樣的Hashtable，Vectors也是同樣的道理。

13. 儘可能減小對變量的重複計算

如：

 

for(int i=0;i<list.size();i++)

應該改成：

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

 

而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，若是不使用複雜表達式，而使循環條件值不變的話，程序將會運行的更快。

14. 儘可能避免沒必要要的建立

如：

 

A a = new A();
if(i==1){
list.add(a);
}

應該改成：

if(i==1){
A a = new A();
list.add(a);
}

 

15. 儘可能在finally塊中釋放資源

程序中使用到的資源應當被釋放，以免資源泄漏，這最好在finally塊中去作。無論程序執行的結果如何，finally塊老是會執行的，以確保資源的正確關閉。

16. 儘可能使用移位來代替'a/b'的操做

"/"是一個代價很高的操做，使用移位的操做將會更快和更有效

如：

 

int num = a / 4;
int num = a / 8;

應該改成：

int num = a >> 2;
int num = a >> 3;

 

但注意的是使用移位應添加註釋，由於移位操做不直觀，比較難理解。

17.儘可能使用移位來代替'a*b'的操做

一樣的，對於'*'操做，使用移位的操做將會更快和更有效

如：

 

int num = a * 4;
int num = a * 8;

應該改成：

int num = a << 2;
int num = a << 3;

 

18. 儘可能肯定StringBuffer的容量

StringBuffer 的構造器會建立一個默認大小（一般是16）的字符數組。在使用中，若是超出這個大小，就會從新分配內存，建立一個更大的數組，並將原先的數組複製過來，再丟棄舊的數組。在大多數狀況下，你能夠在建立 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加，以提升性能。

如：

 

StringBuffer buffer = new StringBuffer(1000);

 

19. 儘可能早釋放無用對象的引用

大部分時，方法局部引用變量所引用的對象會隨着方法結束而變成垃圾，所以，大部分時候程序無需將局部，引用變量顯式設爲null。

例如：

Java代碼

Public void test(){
Object obj = new Object();
……
Obj=null;
}

 

上面這個就不必了，隨着方法test()的執行完成，程序中obj引用變量的做用域就結束了。可是若是是改爲下面：

Java代碼

Public void test(){
Object obj = new Object();
……
Obj=null;
//執行耗時，耗內存操做；或調用耗時，耗內存的方法
……
}

 

這時候就有必要將obj賦值爲null，能夠儘早的釋放對Object對象的引用。

20. 儘可能避免使用二維數組

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。

21. 儘可能避免使用split

除非是必須的，不然應該避免使用split，split因爲支持正則表達式，因此效率比較低，若是是頻繁的幾十，幾百萬的調用將會耗費大量資源，若是確實須要頻繁的調用split，能夠考慮使用apache的StringUtils.split(string,char)，頻繁split的能夠緩存結果。

22. ArrayList & LinkedList

一個是線性表，一個是鏈表，一句話，隨機查詢儘可能使用ArrayList，ArrayList優於LinkedList，LinkedList還要移動指針，添加刪除的操做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。

23. 儘可能使用System.arraycopy ()代替經過來循環複製數組

System.arraycopy() 要比經過循環來複制數組快的多。

24. 儘可能緩存常用的對象

儘量將常用的對象進行緩存，可使用數組，或HashMap的容器來進行緩存，但這種方式可能致使系統佔用過多的緩存，性能降低，推薦可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等緩存算法。

25. 儘可能避免很是大的內存分配

有時候問題不是由當時的堆狀態形成的，而是由於分配失敗形成的。分配的內存塊都必須是連續的，而隨着堆愈來愈滿，找到較大的連續塊愈來愈困難。

26. 慎用異常

當建立一個異常時，須要收集一個棧跟蹤(stack track)，這個棧跟蹤用於描述異常是在何處建立的。構建這些棧跟蹤時須要爲運行時棧作一份快照，正是這一部分開銷很大。當須要建立一個 Exception 時，JVM 不得不說：先別動，我想就您如今的樣子存一份快照，因此暫時中止入棧和出棧操做。棧跟蹤不僅包含運行時棧中的一兩個元素，而是包含這個棧中的每個元素。

若是您建立一個 Exception ，就得付出代價，好在捕獲異常開銷不大，所以可使用 try-catch 將核心內容包起來。從技術上講，你甚至能夠隨意地拋出異常，而不用花費很大的代價。招致性能損失的並非 throw 操做——儘管在沒有預先建立異常的狀況下就拋出異常是有點不尋常。真正要花代價的是建立異常，幸運的是，好的編程習慣已教會咱們，不該該無論三七二十一就拋出異常。異常是爲異常的狀況而設計的，使用時也應該牢記這一原則。

27. 儘可能重用對象

特別是String對象的使用中，出現字符串鏈接狀況時應使用StringBuffer代替，因爲系統不只要花時間生成對象，之後可能還須要花時間對這些對象進行垃圾回收和處理。所以生成過多的對象將會給程序的性能帶來很大的影響。

28. 不要重複初始化變量

默認狀況下，調用類的構造函數時，java會把變量初始化成肯定的值，全部的對象被設置成null，整數變量設置成0，float和double變量設置成0.0，邏輯值設置成false。當一個類從另外一個類派生時，這一點尤爲應該注意，由於用new關鍵字建立一個對象時，構造函數鏈中的全部構造函數都會被自動調用。

這裏有個注意，給成員變量設置初始值但須要調用其餘方法的時候，最好放在一個方法。好比initXXX()中，由於直接調用某方法賦值可能會由於類還沒有初始化而拋空指針異常，如：public int state = this.getState()。

29. 在java+Oracle的應用系統開發中，java中內嵌的SQL語言應儘可能使用大寫形式，以減小Oracle解析器的解析負擔。

30. 在java編程過程當中，進行數據庫鏈接，I/O流操做，在使用完畢後，及時關閉以釋放資源。由於對這些大對象的操做會形成系統大的開銷。

31. 過度的建立對象會消耗系統的大量內存，嚴重時，會致使內存泄漏，所以，保證過時的對象的及時回收具備重要意義。JVM的GC並不是十分智能，所以建議在對象使用完畢後，手動設置成null。

32. 在使用同步機制時，應儘可能使用方法同步代替代碼塊同步。

33. 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。不是全部的錯誤Exception都能獲取到的，虛擬機報錯Exception就獲取不到，必須用Error獲取。

34. 經過StringBuffer的構造函數來設定它的初始化容量，能夠明顯提高性能

StringBuffer的默認容量爲16，當StringBuffer的容量達到最大容量時，它會將自身容量增長到當前的2倍+2，也就是2*n+2。不管什麼時候，只要StringBuffer到達它的最大容量，它就不得不建立一個新的對象數組，而後複製舊的對象數組，這會浪費不少時間。因此給StringBuffer設置一個合理的初始化容量值，是頗有必要的！

35. 合理使用java.util.Vector

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

vector.add(index,obj) 這個方法能夠將元素obj插入到index位置，但index以及以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，不然對性能不利。一樣規則適用於remove(int index)方法，移除此向量中指定位置的元素。將全部後續元素左移（將其索引減 1）。返回此向量中移除的元素。因此刪除vector最後一個元素要比刪除第1個元素開銷低不少。刪除全部元素最好用removeAllElements()方法。

若是要刪除vector裏的一個元素可使用 vector.remove(obj)；而沒必要本身檢索元素位置，再刪除，如int index = indexOf（obj）;vector.remove(index)。

38. 不用new關鍵字建立對象的實例

用new關鍵詞建立類的實例時，構造函數鏈中的全部構造函數都會被自動調用。但若是一個對象實現了Cloneable接口，咱們能夠調用它的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：

 

public static Credit getNewCredit()
{
return new Credit();
}

改進後的代碼使用clone()方法：

private static Credit BaseCredit = new Credit();
public static Credit getNewCredit()
{
return (Credit)BaseCredit.clone();
}

 

39. 不要將數組聲明爲：public static final

40. HaspMap的遍歷：

 

Map<String, String[]> paraMap = new HashMap<String, String[]>();
for( Entry<String, String[]> entry : paraMap.entrySet() )
{
String appFieldDefId = entry.getKey();
String[] values = entry.getValue();
}

 

利用散列值取出相應的Entry作比較獲得結果，取得entry的值以後直接取key和value。

41. array(數組)和ArrayList的使用

array 數組效率最高，但容量固定，沒法動態改變，ArrayList容量能夠動態增加，但犧牲了效率。

42. 單線程應儘可能使用 HashMap, ArrayList,除非必要，不然不推薦使用HashTable,Vector，它們使用了同步機制，而下降了性能。

43. StringBuffer,StringBuilder的區別在於：java.lang.StringBuffer 線程安全的可變字符序列。一個相似於String的字符串緩衝區，但不能修改。StringBuilder與該類相比，一般應該優先使用StringBuilder類，由於它支持全部相同的操做，但因爲它不執行同步，因此速度更快。爲了得到更好的性能，在構造StringBuffer或StringBuilder時應儘可能指定她的容量。固然若是不超過16個字符時就不用了。 相同狀況下，使用StringBuilder比使用StringBuffer僅能得到10%~15%的性能提高，但卻要冒多線程不安全的風險。綜合考慮仍是建議使用StringBuffer。

44. 儘可能使用基本數據類型代替對象。

45. 使用具體類比使用接口效率高，但結構彈性下降了，但現代IDE均可以解決這個問題。

46. 考慮使用靜態方法，若是你沒有必要去訪問對象的外部，那麼就使你的方法成爲靜態方法。它會被更快地調用，由於它不須要一個虛擬函數導向表。這同時也是一個很好的實踐，由於它告訴你如何區分方法的性質，調用這個方法不會改變對象的狀態。

47. 應儘量避免使用內在的GET,SET方法。

48.避免枚舉，浮點數的使用。

 

如下舉幾個實用優化的例子：

1、避免在循環條件中使用複雜表達式

在不作編譯優化的狀況下，在循環中，循環條件會被反覆計算，若是不使用複雜表達式，而使循環條件值不變的話，程序將會運行的更快。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、爲'Vectors' 和 'Hashtables'定義初始大小

JVM爲Vector擴充大小的時候須要從新建立一個更大的數組，將原原先數組中的內容複製過來，最後，原先的數組再被回收。可見Vector容量的擴大是一個頗費時間的事。

一般，默認的10個元素大小是不夠的。你最好能準確的估計你所須要的最佳大小。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：

本身設定初始大小。

 

public Vector v = new Vector(20);
public Hashtable hash = new Hashtable(10);

 

3、在finally塊中關閉Stream

程序中使用到的資源應當被釋放，以免資源泄漏。這最好在finally塊中去作。無論程序執行的結果如何，finally塊老是會執行的，以確保資源的正確關閉。

4、使用'System.arraycopy ()'代替經過來循環複製數組

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、讓訪問實例內變量的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，因此，能夠變成」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、對於常量字符串，用'String' 代替 'StringBuffer'

常量字符串並不須要動態改變長度。

例子：

 

public class USC {
String method () {
StringBuffer s = new StringBuffer ("Hello");
String t = s + "World!";
return t;
}
}

 

更正：把StringBuffer換成String，若是肯定這個String不會再變的話，這將會減小運行開銷提升性能。

7、在字符串相加的時候，使用 ' ' 代替 " "，若是該字符串只有一個字符的話

例子：

 

public class STR {
public void method(String s) {
String string = s + "d" // violation.
string = "abc" + "d" // violation.
}
}

 

更正：

將一個字符的字符串替換成' '

public class STR {
public void method(String s) {
String string = s + 'd'
string = "abc" + 'd'}}