【軟件構造】第八章第三節 代碼調優的設計模式和I/O

第八章第三節 代碼調優的設計模式和I/O

本節學習如何經過對代碼的修改，消除性能瓶頸，提升系統性能？——代碼調優、面向性 能的設計模式

Outline

• Java調優
  • 代碼調優的概念
  • 單例模式（Singleton Pattern）
  • 享元模式（Flyweight Pattern）
  • 原型模式（Prototype Pattern）
  • 對象池模式（Object Pool Pattern）
• 常見的Java I/O方法

 Notes

## 代碼調優

【代碼調優的概念】

• 代碼調優：代碼調優不是爲了修復bug，而是對正確的代碼進行修改以提升其性能，其經常是小規模的變化
  • 調優不會減小代碼行數
  • 不要猜緣由，而應有明確的優化目標
  • 不要邊寫程序邊調優
  • 不是性能優化的第一選擇
  • 代碼行數與性能之間無必然的聯繫
  • 代碼調優創建在對程序性能的精確度量基礎之上（profiling）
  • 當程序作過某些調整以後，要從新profiling並從新瞭解須要優化的性能瓶頸，微小的變化能致使優化方向大不相同
• 性能從不是追求的第一目標，正確性比性能更重要

【單例模式（Singleton Pattern）】

• 定義：某些類在應用運行期間只須要一個實例。
• 現狀：某些類在運行時只要須要一個實例就new，致使不少狀況下建立多個object。
• 更好的選擇：強制client只能建立一個object實例，避免由於new操做所帶來的時空性能（尤爲是GC）的損失，也便於複用。
• 優勢： 一、在內存裏只有一個實例，減小了內存的開銷，尤爲是頻繁的建立和銷燬實例（好比管理學院首頁頁面緩存）。 二、避免對資源的多重佔用（好比寫文件操做）。
• 缺點：沒有接口，不能繼承，與單一職責原則衝突，一個類應該只關心內部邏輯，而不關心外面怎麼樣來實例化。
• 實現：
  • 對重構的代碼進行封裝，只提供一個訪問點
  • 提供static的方法容許指定調用
• 模式圖：

• 注意：
  • 1.    只建立一個實例，而且只提供一個全局的訪問點；避免建立多個實例的可能。
  • 2.    資源共享狀況下，獲取實例的方法必須適應多線程併發訪問。
  • 3.    提升訪問性能。
  • 4.    懶加載（Lazy Load），在須要的時候才被構造。

 【享元模型（Flyweight Pattern）】

• 使用場景： 一、系統有大量類似對象。 二、須要緩衝池的場景。
• 特色：該模式容許在應用 中不一樣部分共享使用objects，下降大量objects帶來的時空代價
• 對象的內部狀態：無論在什麼場合使用該object，內部特徵都不變。
• 對象的外部狀態：不是固定的，須要在不一樣場合context分別指派/計算其值。
• 實現：
  • flyweight聲明一個接口來接受外部狀態並採起行動
  • ConcreteFlyweight保存可共享狀態，UnsharedConcreteFlyweight不可共享
  • FlyweightFactory負責flyweight的建立、管理、提供給客戶端
  • 客戶端經過索引獲取flyweight對象，調用方法計算外在狀態
• 優勢：大大減小對象的建立，下降系統的內存，使效率提升。
• 缺點：提升了系統的複雜度，須要分離出外部狀態和內部狀態，並且外部狀態具備固有化的性質，不該該隨着內部狀態的變化而變化，不然會形成系統的混亂
• 模式圖：

【原型模式（Prototype Pattern）】

【對象池模式（Object Pool Pattern）】

 

## 常見Java I/O

 

具體請移步  Java I/O 總結

• Java中I/O操做主要是指使用Java進行輸入，輸出操做. Java全部的I/O機制都是基於數據流進行輸入輸出，這些數據流表示了字符或者字節數據的流動序列。
• 雖然java IO類庫龐大，但整體來講其框架仍是很清楚的。從是讀媒介仍是寫媒介的維度看，Java IO能夠分爲：
  • 輸入流：InputStream和Reader
  • 輸出流：OutputStream和Writer
• 而從其處理流的類型的維度上看，Java IO又能夠分爲：
  • 字節流：InputStream和OutputStream
  • 字符流：Reader和Writer
• 下面這幅圖就清晰的描述了JavaIO的分類：

-	字節流	字符流
輸入流	InputStream	Reader
輸出流	OutputStream	Writer

 

① InputStream/Reader 
InputStream/Reader 是輸入流，這裏的輸入輸出是相對於內存來講的。這兩個類都是基類（抽象類），不能實例化對象，能夠靠它的派生類來實例化對象，實現文件的各類操做。InputStream 是字節流，Reader 是字符流。

② OutputStream/Writer 
OutputStream/Writer 是輸出流，這裏是指輸出到磁盤等存儲介質上，這兩個類也都是基類，能夠用它們的派生類來實現各類操做。OutputStream 是字節流，Writer 是字符流。

【如何選擇I/O流】

• 肯定是輸入仍是輸出
  • 輸入:輸入流 InputStream Reader
  • 輸出:輸出流 OutputStream Writer
• 明確操做的數據對象是不是純文本
  • 是:字符流 Reader，Writer
  • 否:字節流 InputStream，OutputStream
• 明確具體的設備。
  • 文件：
    讀：FileInputStream,, FileReader,
    寫：FileOutputStream，FileWriter
  • 數組：
    byte[ ]：ByteArrayInputStream, ByteArrayOutputStream
    char[ ]：CharArrayReader, CharArrayWriter
  • String：
    StringBufferInputStream(已過期，由於其只能用於String的每一個字符都是8位的字符串), StringReader, StringWriter
  • Socket流
    鍵盤：用System.in（是一個InputStream對象）讀取，用System.out（是一個OutoutStream對象）打印
• 是否須要轉換流
  • 是，就使用轉換流，從Stream轉化爲Reader、Writer：
  • InputStreamReader，OutputStreamWriter
• 是否須要緩衝提升效率
  • 是就加上Buffered：BufferedInputStream, BufferedOuputStream, BufferedReader, BufferedWriter
• 是否須要格式化輸出