Java性能优化

尽量在合适的场合使用单例

使用单例可以减轻加载的负担,缩短加载的时间,提高加载的效率,但并不是所有地方都适用于单例,简单来说,单例主要适用于以下三个方面:

  1. 控制资源的使用,通过线程同步来控制资源的并发访问;
  2. 控制实例的产生,以达到节约资源的目的;
  3. 控制数据共享,在不建立直接关联的条件下,让多个不相关的进程或线程之间实现通信;

尽量避免随意使用静态变量

当某个对象被定义为 static 变量所引用,那么GC通常是不会回收这个对象所占有的内存,如:

public class A {
    private static B b = new B();
}
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此时静态变量 b 的生命周期与 A 类同步,如果 A 类不会卸载,那么 b 对象会常驻内存,直到程序终止。

尽量避免过多过常地创建 Java 对象

尽量避免在经常调用的方法,循环中new对象,由于系统不仅要花费时间来创建对象,而且还要花时间对这些对象进行垃圾回收和处理,在我们可以控制的范围内,最大限度地重用对象,最好能用基本的数据类型或数组来替代对象。

尽量使用 final 修饰符

带有final修饰符的类是不可派生的。

Java核心 API 中,有许多应用final的例子,例如 java.lang.String,为String类指定final防止了使用者覆盖 length()方法。

另外,如果一个类是final的,则该类所有方法都是final的。java 编译器会寻找机会内联(inline)所有的 final 方法(这和具体的编译器实现有关),此举能够使性能平均提高 50%。

尽量使用局部变量

调用方法时传递的参数以及在调用中创建的临时变量都保存在栈(Stack)中,速度较快;

其他变量,如静态变量、实例变量等,都在堆(Heap)中创建,速度较慢。

尽量处理好包装类型和基本类型两者的使用场所

虽然包装类型和基本类型在使用过程中是可以相互转换,但它们两者所产生的内存区域是完全不同的,基本类型数据产生和处理都在栈中处理,包装类型是对象,是在堆中产生实例。

在集合类对象,有对象方面需要的处理使用包装类型,其他的处理提倡使用基本类型。

尽量减小 synchronize 的方法

都知道,实现同步是要很大的系统开销作为代价的,甚至可能造成死锁,所以尽量避免无谓的同步控制。synchronize方法被调用时,直接会把当前对象锁了,在方法执行完之前其他线程无法调用当前对象的其他方法。

所以,synchronize的方法尽量减小,并且应尽量使用方法同步代替代码块同步。

尽量不要使用 finalize 方法

实际上,将资源清理放在finalize方法中完成是非常不好的选择,由于GC的工作量很大,尤其是回收Young代内存时,大都会引起应用程序暂停,所以再选择使用finalize方法进行资源清理,会导致GC负担更大,程序运行效率更差。

尽量使用基本数据类型代替对象

String str = "hello";
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上面这种方式会创建一个“hello”字符串,而且JVM的字符缓存池还会缓存这个字符串;

String str = new String("hello");
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此时程序除创建字符串外,str所引用的String对象底层还包含一个char[]数组,这个char[]数组依次存放了 h,e,l,l,o 。

多线程在未发生线程安全前提下应尽量使用 HashMap、ArrayList

HashTable、Vector 等使用了同步机制,降低了性能。

尽量合理的创建 HashMap

当你要创建一个比较大的hashMap时,充分利用这个构造函数

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);
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避免 HashMap 多次进行了hash重构,扩容是一件很耗费性能的事,在默认中initialCapacity只有16,而loadFactor是0.75,需要多大的容量,你最好能准确的估计你所需要的最佳大小,同样的 Hashtable,Vectors 也是一样的道理。

尽量减少对变量的重复计算

//减少对 list.size() 的重复计算
for (int i = 0, length = list.size(); i < length; i++) {
	System.out.println(list.get(i));
}
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尽量避免不必要的创建

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

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尽量在 finally 块中释放资源

程序中使用到的资源应当被释放,以避免资源泄漏,这最好在 finally 块中去做。

不管程序执行的结果如何,finally块基本总是会执行的,以确保资源的正确关闭。

尽量使用移位来代替'a/b'的操作

// "/"是一个代价很高的操作,使用移位的操作将会更快和更有效
int num = a / 4;
应该改为
int num = a >> 2;
//但是注意的是,使用移位应添加注释,因为移位操作不直观,比较难理解
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尽量使用移位来代替'a*b'的操作

int num = a * 4;
应该改为
int num = a << 2;
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尽量确定 StringBuffer 的容量

StringBuffer的构造器会创建一个默认大小(通常是 16)的字符数组。在使用中,如果超出这个大小,就会重新分配内存,创建一个更大的数组,并将原先的数组复制过来,再丢弃旧的数组。

在大多数情况下,你可以在创建StringBuffer的时候指定大小,这样就避免了在容量不够的时候自动增长,以提高性能。

尽量早释放无用对象的引用

大部分时,方法局部引用变量所引用的对象会随着方法结束而变成垃圾,因此,大部分时候程序无需将局部,引用变量显式设为null

例如:

public void test(){
    Object obj = new Object();
    ......
    obj = null;
}
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上面这个就没必要了,随着方法 test()的执行完成,程序中 obj 引用变量的作用域就结束了。但是如果是改成下面:

public void test(){
    Object obj = new Object();
    ......
    obj = null;
    ......
}
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这时候就有必要将 obj 赋值为null,可以尽早的释放对 Object 对象的引用。

尽量避免使用二维数组

二维数据占用的内存空间比一维数组多得多,大概 10 倍以上。

尽量避免使用 split

除非是必须的,否则应该避免使用splitsplit由于支持正则表达式,所以效率比较低,如果是频繁的几十,几百万的调用将会耗费大量资源,如果确实需要频繁的调用split, 可以考虑使用apache的 StringUtils.split(string,char),频繁split可以缓存结果。

ArrayList & LinkedList

一个是线性表,一个是链表,一句话,随机查询尽量使用ArrayListLinkedList还要移动指针,添加删除的操作LinkedList优于ArrayListArrayList还要移动数据,不过这是理论性分析,事实未必如此,重要的是理解好两者的数据结构,对症下药。

尽量使用System.arraycopy ()代替通过来循环复制数组

System.arraycopy()要比通过循环来复制数组快的多。

尽量缓存经常使用的对象

尽可能将经常使用的对象进行缓存,可以使用数组,或HashMap的容器来进行缓存,但这种方式可能导致系统占用过多的缓存,性能下降,推荐可以使用一些第三方的开源工具,如EhCacheOscache进行缓存,他们基本都实现了FIFO/FLU等缓存算法。

尽量避免非常大的内存分配

有时候问题不是由当时的堆状态造成的,而是因为分配失败造成的。分配的内存块都必须是连续的,而随着堆越来越满,找到较大的连续块越来越困难。

慎用异常

当创建一个异常时,需要收集一个栈跟踪(stack track),这个栈跟踪用于描述异常是在何处创建的。构建这些栈跟踪时需要为运行时栈做一份快照,正是这一部分开销很大。当需要创建一个Exception时,JVM不得不说:先别动,我想就您现在的样子存一份快照,所以暂时停止入栈和出栈操作。栈跟踪不只包含运行时栈中的一两个元素,而是包含这个栈中的每一个元素。

如果您创建一个Exception ,就得付出代价,好在捕获异常开销不大,因此可以使用try-catch将核心内容包起来。从技术上讲,你甚至可以随意地抛出异常,而不用花费很大的代价。招致性能损失的并不是throw操作——尽管在没有预先创建异常的情况下就抛出异常是有点不寻常。

真正要花代价的是创建异常,幸运的是,好的编程习惯已教会我们,不应该不管三七二十一就抛出异常。异常是为异常的情况而设计的,使用时也应该牢记这一原则。

尽量重用对象

特别是 String 对象的使用中,出现字符串连接情况时应使用StringBuilder或者 StringBuffer代替,由于系统不仅要花时间生成对象,以后可能还需要花时间对这些对象进行垃圾回收和处理。

因此生成过多的对象将会给程序的性能带来很大的影响。

不要重复初始化变量

默认情况下,调用类的构造函数时,Java会把变量初始化成确定的值,所有的对象被设置成null,整数变量设置成 0,floatdouble变量设置成 0.0,逻辑值设置成false。当一个类从另一个类派生时,这一点尤其应该注意,因为用new关键字创建一个对象时,构造函数链中的所有构造函数都会被自动调用。

这里有个注意,给成员变量设置初始值但需要调用其他方法的时候,最好放在一个方法。比如 initXXX()中,因为直接调用某方法赋值可能会因为类尚未初始化而抛空指针异常,如:public int state = this.getState()。

用构造函数来初始化 StringBuffer 容量

StringBuffer的默认容量为 16,当StringBuffer的容量达到最大容量时,它会将自身容量增加到当前的 2 倍+2,也就是 2*n+2。无论何时,只要StringBuffer到达它的最大容量,它就不得不创建一个新的对象数组,然后复制旧的对象数组,这会浪费很多时间。

所以给StringBuffer设置一个合理的初始化容量值,是很有必要的。

不用 new 关键字创建对象的实例

new关键词创建类的实例时,构造函数链中的所有构造函数都会被自动调用。

但如果一个对象实现了Cloneable接口,我们可以调用它的clone()方法。clone()方法不会调用任何类构造函数。

对 于 常 量 字 符 串 , 用 'String' 代 替 'StringBuffer'

常量字符串并不需要动态改变长度。

public class USC {
	String method(){
        StringBuffer s = new StringBuffer("Hello");
        String str = s + " World!";
        return t;
    }
}
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更正:把StringBuffer换成String,如果确定这个String不会再变的话,这将会减少运行开销提高性能。

在 finally 块中关闭 Stream

程序中使用到的资源应当被释放,以避免资源泄漏。这最好在finally块中去做。不管程序执行的结果如何,finally块总是会执行的,以确保资源的正确关闭。

在字符串相加的时候,使用 ' ' 代替 " ",如果该字符串只有一个字符的话

public class STR {
    public void method(String s) {
        String str = s + 'd';//String str = s + "d"
    }
}
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为 Vectors 和 Hashtables 定义初始大小

JVMVector扩充大小的时候需要重新创建一个更大的数组,将原来数组中的内容复制过来,最后,原来的数组会被回收。可见Vector容量的扩大是一个颇费时间的事。

通常,默认的10个元素大小是不够的。最好能准确得估计所需要的最佳大小。

HaspMap 的遍历

Map<String, String[]> map = new HashMap<>();
for (Map.Entry<String, String[]> entry : map.entrySet()) {
    String key = entry.getKey();
    String[] value = entry.getValue();
}
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尽量避免 BigInteger & BigDecimal

我们来看下BigIntegerBigDecimal。尤其是后者,由于其精度高而受欢迎。但这是有代价的。

BigIntegerBigDecimal比简单的longdouble需要更多的内存,并且大大降低所有的计算速度。因此,如果你需要额外的精度,或者你的数字超过了一个long范围,最好三思而后行。这可能是你在提升性能问题中唯一需要更改的地方,特别是当你正在实现一个数学算法。

array(数组)和 ArrayList 的使用

array数组效率最高,但容量固定,无法动态改变,ArrayList容量可以动态增长,但牺牲了效率。

单线程应尽量使用 HashMap | ArrayList

HashTable、Vector,它们使用了同步机制,而降低了性能,除非必要,否则不推荐使用。

考虑使用静态方法

如果你没有必要去访问对象的外部,那么就让方法成为静态方法。这样它会被更快地调用,因为它不需要一个虚拟函数导向表。这同时也是一个很好的实践,因为它告诉你如何区分方法的性质,调用这个方法不会改变对象的状态。