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java語(yǔ)言

JAVA代碼優(yōu)化總結(jié)

時(shí)間:2025-05-18 14:09:17 java語(yǔ)言 我要投稿
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JAVA代碼優(yōu)化總結(jié)

  通過(guò)使用一些輔助性工具來(lái)找到程序中的瓶頸,然后就可以對(duì)瓶頸部分的代碼進(jìn)行優(yōu)化。一般有兩種方案:即優(yōu)化代碼或更改設(shè)計(jì)方法。我們一般會(huì)選擇后者,因?yàn)椴蝗フ{(diào)用以下代碼要比調(diào)用一些優(yōu)化的代碼更能提高程序的性能。而一個(gè)設(shè)計(jì)良好的程序能夠精簡(jiǎn)代碼,從而提高性能。

JAVA代碼優(yōu)化總結(jié)

  下面將提供一些在JAVA程序的設(shè)計(jì)和編碼中,為了能夠提高JAVA程序的性能,而經(jīng)常采用的一些方法和技巧。

  1.對(duì)象的生成和大小的調(diào)整。

  JAVA程序設(shè)計(jì)中一個(gè)普遍的問(wèn)題就是沒有好好的利用JAVA語(yǔ)言本身提供的函數(shù),從而常常會(huì)生成大量的對(duì)象(或?qū)嵗?。由于系統(tǒng)不僅要花時(shí)間生成對(duì)象,以后可能還需花時(shí)間對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行垃圾回收和處理。因此,生成過(guò)多的對(duì)象將會(huì)給程序的性能帶來(lái)很大的影響。

  例1:關(guān)于String ,StringBuffer,+和append

  JAVA語(yǔ)言提供了對(duì)于String類型變量的操作。但如果使用不當(dāng),會(huì)給程序的性能帶來(lái)影響。如下面的語(yǔ)句:

  String name=new String("HuangWeiFeng");

  System.out.println(name+"is my name");

  看似已經(jīng)很精簡(jiǎn)了,其實(shí)并非如此。為了生成二進(jìn)制的代碼,要進(jìn)行如下的步驟和操作:

  (1) 生成新的字符串 new String(STR_1);

  (2) 復(fù)制該字符串;

  (3) 加載字符串常量"HuangWeiFeng"(STR_2);

  (4) 調(diào)用字符串的構(gòu)架器(Constructor);

  (5) 保存該字符串到數(shù)組中(從位置0開始);

  (6) 從java.io.PrintStream類中得到靜態(tài)的out變量;

  (7) 生成新的字符串緩沖變量new StringBuffer(STR_BUF_1);

  (8) 復(fù)制該字符串緩沖變量;

  (9) 調(diào)用字符串緩沖的構(gòu)架器(Constructor);

  (10) 保存該字符串緩沖到數(shù)組中(從位置1開始);

  (11) 以STR_1為參數(shù),調(diào)用字符串緩沖(StringBuffer)類中的append方法;

  (12) 加載字符串常量"is my name"(STR_3);

  (13) 以STR_3為參數(shù),調(diào)用字符串緩沖(StringBuffer)類中的append方法;

  (14) 對(duì)于STR_BUF_1執(zhí)行toString命令;

  (15) 調(diào)用out變量中的println方法,輸出結(jié)果。

  由此可以看出,這兩行簡(jiǎn)單的代碼,就生成了STR_1,STR_2,STR_3,STR_4和STR_BUF_1五個(gè)對(duì)象變量。這些生成的類的實(shí)例一般都存放在堆中。堆要對(duì)所有類的超類,類的實(shí)例進(jìn)行初始化,同時(shí)還要調(diào)用類極其每個(gè)超類的構(gòu)架器。而這些操作都是非常消耗系統(tǒng)資源的。因此,對(duì)對(duì)象的生成進(jìn)行限制,是完全有必要的。

  經(jīng)修改,上面的代碼可以用如下的代碼來(lái)替換。

  StringBuffer name=new StringBuffer("HuangWeiFeng");

  System.out.println(name.append("is my name.").toString());

  系統(tǒng)將進(jìn)行如下的操作:

  (1) 生成新的字符串緩沖變量new StringBuffer(STR_BUF_1);

  (2) 復(fù)制該字符串緩沖變量;

  (3) 加載字符串常量"HuangWeiFeng"(STR_1);

  (4) 調(diào)用字符串緩沖的構(gòu)架器(Constructor);

  (5) 保存該字符串緩沖到數(shù)組中(從位置1開始);

  (6) 從java.io.PrintStream類中得到靜態(tài)的out變量;

  (7) 加載STR_BUF_1;

  (8) 加載字符串常量"is my name"(STR_2);

  (9) 以STR_2為參數(shù),調(diào)用字符串緩沖(StringBuffer)實(shí)例中的append方法;

  (10) 對(duì)于STR_BUF_1執(zhí)行toString命令(STR_3);

  (11)調(diào)用out變量中的println方法,輸出結(jié)果。

  由此可以看出,經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的代碼只生成了四個(gè)對(duì)象變量:STR_1,STR_2,STR_3和STR_BUF_1.你可能覺得少生成一個(gè)對(duì)象不會(huì)對(duì)程序的性能有很大的提高。但下面的代碼段2的執(zhí)行速度將是代碼段1的2倍。因?yàn)榇a段1生成了八個(gè)對(duì)象,而代碼段2只生成了四個(gè)對(duì)象。

  代碼段1:

  String name= new StringBuffer("HuangWeiFeng");

  name+="is my";

  name+="name";

  代碼段2:

  StringBuffer name=new StringBuffer("HuangWeiFeng");

  name.append("is my");

  name.append("name.").toString();

  因此,充分的利用JAVA提供的庫(kù)函數(shù)來(lái)優(yōu)化程序,對(duì)提高JAVA程序的性能時(shí)非常重要的.其注意點(diǎn)主要有如下幾方面;

  (1) 盡可能的使用靜態(tài)變量(Static Class Variables)

  如果類中的變量不會(huì)隨他的實(shí)例而變化,就可以定義為靜態(tài)變量,從而使他所有的實(shí)例都共享這個(gè)變量。

  例:

  public class foo

  {

  SomeObject so=new SomeObject();

  }

  就可以定義為:

  public class foo

  {

  static SomeObject so=new SomeObject();

  }

  (2) 不要對(duì)已生成的對(duì)象作過(guò)多的改變。

  對(duì)于一些類(如:String類)來(lái)講,寧愿在重新生成一個(gè)新的對(duì)象實(shí)例,而不應(yīng)該修改已經(jīng)生成的對(duì)象實(shí)例。

  例:

  String name="Huang";

  name="Wei";

  name="Feng";

  上述代碼生成了三個(gè)String類型的對(duì)象實(shí)例。而前兩個(gè)馬上就需要系統(tǒng)進(jìn)行垃圾回收處理。如果要對(duì)字符串進(jìn)行連接的操作,性能將得更差,因?yàn)橄到y(tǒng)將不得為此生成更多得臨時(shí)變量,如上例1所示。

  (3) 生成對(duì)象時(shí),要分配給它合理的空間和大小JAVA中的很多類都有它的默認(rèn)的空間分配大小。對(duì)于StringBuffer類來(lái)講,默認(rèn)的分配空間大小是16個(gè)字符。如果在程序中使用StringBuffer的空間大小不是16個(gè)字符,那么就必須進(jìn)行正確的初始化。

  (4) 避免生成不太使用或生命周期短的對(duì)象或變量。對(duì)于這種情況,因該定義一個(gè)對(duì)象緩沖池。以為管理一個(gè)對(duì)象緩沖池的開銷要比頻繁的生成和回收對(duì)象的開銷小的多。

  (5) 只在對(duì)象作用范圍內(nèi)進(jìn)行初始化。JAVA允許在代碼的任何地方定義和初始化對(duì)象。這樣,就可以只在對(duì)象作用的范圍內(nèi)進(jìn)行初始化。從而節(jié)約系統(tǒng)的開銷。

  例:

  SomeObject so=new SomeObject();

  If(x==1) then

  {

  Foo=so.getXX();

  }

  可以修改為:

  if(x==1) then

  {

  SomeObject so=new SomeObject();

  Foo=so.getXX();

  }

  2.異常(Exceptions)

  JAVA語(yǔ)言中提供了try/catch來(lái)發(fā)方便用戶捕捉異常,進(jìn)行異常的處理。但是如果使用不當(dāng),也會(huì)給JAVA程序的性能帶來(lái)影響。因此,要注意以下兩點(diǎn):

  (1) 避免對(duì)應(yīng)用程序的邏輯使用try/catch

  如果可以用if,while等邏輯語(yǔ)句來(lái)處理,那么就盡可能的不用try/catch語(yǔ)句。

  (2) 重用異常

  在必須要進(jìn)行異常的處理時(shí),要盡可能的重用已經(jīng)存在的異常對(duì)象。以為在異常的處理中,生成一個(gè)異常對(duì)象要消耗掉大部分的時(shí)間。

  3. 線程(Threading)

  一個(gè)高性能的應(yīng)用程序中一般都會(huì)用到線程。因?yàn)榫程能充分利用系統(tǒng)的資源。在其他線程因?yàn)榈却脖P或網(wǎng)絡(luò)讀寫而 時(shí),程序能繼續(xù)處理和運(yùn)行。但是對(duì)線程運(yùn)用不當(dāng),也會(huì)影響程序的性能。

  例2:正確使用Vector類

  Vector主要用來(lái)保存各種類型的對(duì)象(包括相同類型和不同類型的對(duì)象)。但是在一些情況下使用會(huì)給程序帶來(lái)性能上的影響。這主要是由Vector類的兩個(gè)特點(diǎn)所決定的。第一,Vector提供了線程的安全保護(hù)功能。即使Vector類中的許多方法同步。但是如果你已經(jīng)確認(rèn)你的應(yīng)用程序是單線程,這些方法的同步就完全不必要了。第二,在Vector查找存儲(chǔ)的各種對(duì)象時(shí),常常要花很多的時(shí)間進(jìn)行類型的匹配。而當(dāng)這些對(duì)象都是同一類型時(shí),這些匹配就完全不必要了。因此,有必要設(shè)計(jì)一個(gè)單線程的,保存特定類型對(duì)象的類或集合來(lái)替代Vector類.用來(lái)替換的程序如下(StringVector.java):

  public class StringVector

  {

  private String [] data;

  private int count;

  public StringVector()

  {

  this(10); // default size is 10

  }

  public StringVector(int initialSize)

  {

  data = new String[initialSize];

  }

  public void add(String str)

  {

  // ignore null strings

  if(str == null) { return; }

  ensureCapacity(count + 1);

  data[count++] = str;

  }

  private void ensureCapacity(int minCapacity)

  {

  int oldCapacity = data.length;

  if (minCapacity > oldCapacity)

  {

  String oldData[] = data;

  int newCapacity = oldCapacity * 2;

  data = new String[newCapacity];

  System.arraycopy(oldData, 0, data, 0, count);

  }

  }

  public void remove(String str)

  {

  if(str == null) { return; // ignore null str }

  for(int i = 0; i < count; i++)

  {

  // check for a match

  if(data[i].equals(str))

  {

  System.arraycopy(data,i+1,data,i,count-1); // copy data

  // allow previously valid array element be gc′d

  data[--count] = null;

  return;

  }

  }

  }

  public final String getStringAt(int index)

  {

  if(index < 0) { return null; }

  else if(index > count) { return null; // index is > # strings }

  else { return data[index]; // index is good }

  }

  }

  因此,代碼:

  Vector Strings=new Vector();

  Strings.add("One");

  Strings.add("Two");

  String Second=(String)Strings.elementAt(1);

  可以用如下的代碼替換:

  StringVector Strings=new StringVector();

  Strings.add("One");

  Strings.add("Two");

  String Second=Strings.getStringAt(1);

  這樣就可以通過(guò)優(yōu)化線程來(lái)提高JAVA程序的性能。用于測(cè)試的程序如下(TestCollection.java):

  import java.util.Vector;

  public class TestCollection

  {

  public static void main(String args [])

  {

  TestCollection collect = new TestCollection();

  if(args.length == 0)

  {

  System.out.println("Usage: java TestCollection [ vector | stringvector ]");

  System.exit(1);

  }

  if(args[0].equals("vector"))

  {

  Vector store = new Vector();

  long start = System.currentTimeMillis();

  for(int i = 0; i < 1000000; i++)

  {

  store.addElement("string");

  }

  long finish = System.currentTimeMillis();

  System.out.println((finish-start));

  start = System.currentTimeMillis();

  for(int i = 0; i < 1000000; i++)

  {

  String result = (String)store.elementAt(i);

  }

  finish = System.currentTimeMillis();

  System.out.println((finish-start));

  }

  else if(args[0].equals("stringvector"))

  {

  StringVector store = new StringVector();

  long start = System.currentTimeMillis();

  for(int i = 0; i < 1000000; i++) { store.add("string"); }

  long finish = System.currentTimeMillis();

  System.out.println((finish-start));

  start = System.currentTimeMillis();

  for(int i = 0; i < 1000000; i++) {

  String result = store.getStringAt(i);

  }

  finish = System.currentTimeMillis();

  System.out.println((finish-start));

  }

  }

  }

  關(guān)于線程的操作,要注意如下幾個(gè)方面:

  (1) 防止過(guò)多的同步

  如上所示,不必要的同步常常會(huì)造成程序性能的下降。因此,如果程序是單線程,則一定不要使用同步。

  (2) 同步方法而不要同步整個(gè)代碼段

  對(duì)某個(gè)方法或函數(shù)進(jìn)行同步比對(duì)整個(gè)代碼段進(jìn)行同步的性能要好。

  (3) 對(duì)每個(gè)對(duì)象使用多”鎖”的機(jī)制來(lái)增大并發(fā)。

  一般每個(gè)對(duì)象都只有一個(gè)”鎖”,這就表明如果兩個(gè)線程執(zhí)行一個(gè)對(duì)象的兩個(gè)不同的同步方法時(shí),會(huì)發(fā)生”死鎖”。即使這兩個(gè)方法并不共享任何資源。為了避免這個(gè)問(wèn)題,可以對(duì)一個(gè)對(duì)象實(shí)行”多鎖”的機(jī)制。如下所示:

  class foo

  {

  private static int var1;

  private static Object lock1=new Object();

  private static int var2;

  private static Object lock2=new Object();

  public static void increment1()

  {

  synchronized(lock1)

  {

  var1++;

  }

  }

  public static void increment2()

  {

  synchronized(lock2)

  {

  var2++;

  }

  }

  }

  4.輸入和輸出(I/O)

  輸入和輸出包括很多方面,但涉及最多的是對(duì)硬盤,網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫操作。對(duì)于讀寫操作,又分為有緩存和沒有緩存的;對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的操作,又可以有多種類型的JDBC驅(qū)動(dòng)器可以選擇。但無(wú)論怎樣,都會(huì)給程序的性能帶來(lái)影響。因此,需要注意如下幾點(diǎn):

  (1) 使用輸入輸出緩沖

  盡可能的多使用緩存。但如果要經(jīng)常對(duì)緩存進(jìn)行刷新(flush),則建議不要使用緩存。

  (2) 輸出流(Output Stream)和Unicode字符串

  當(dāng)時(shí)用Output Stream和Unicode字符串時(shí),Write類的開銷比較大。因?yàn)樗獙?shí)現(xiàn)Unicode到字節(jié)(byte)的轉(zhuǎn)換.因此,如果可能的話,在使用Write類之前就實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換或用OutputStream類代替Writer類來(lái)使用。

  (3) 當(dāng)需序列化時(shí)使用transient

  當(dāng)序列化一個(gè)類或?qū)ο髸r(shí),對(duì)于那些原子類型(atomic)或可以重建的原素要表識(shí)為transient類型。這樣就不用每一次都進(jìn)行序列化。如果這些序列化的對(duì)象要在網(wǎng)絡(luò)上傳輸,這一小小的改變對(duì)性能會(huì)有很大的提高。

  (4) 使用高速緩存(Cache)

  對(duì)于那些經(jīng)常要使用而又不大變化的對(duì)象或數(shù)據(jù),可以把它存儲(chǔ)在高速緩存中。這樣就可以提高訪問(wèn)的速度。這一點(diǎn)對(duì)于從數(shù)據(jù)庫(kù)中返回的結(jié)果集尤其重要。

  (5) 使用速度快的JDBC驅(qū)動(dòng)器(Driver)

  JAVA對(duì)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了四種方法。這其中有兩種是JDBC驅(qū)動(dòng)器。一種是用JAVA外包的本地驅(qū)動(dòng)器;另一種是完全的JAVA驅(qū)動(dòng)器。具體要使用哪一種得根據(jù)JAVA布署的環(huán)境和應(yīng)用程序本身來(lái)定。

  5.一些其他的經(jīng)驗(yàn)和技巧

  (1) 使用局部變量。

  (2) 避免在同一個(gè)類中動(dòng)過(guò)調(diào)用函數(shù)或方法(get或set)來(lái)設(shè)置或調(diào)用變量。

  (3) 避免在循環(huán)中生成同一個(gè)變量或調(diào)用同一個(gè)函數(shù)(參數(shù)變量也一樣)。

  (4) 盡可能的使用static,final,private等關(guān)鍵字。

  (5) 當(dāng)復(fù)制大量數(shù)據(jù)時(shí),使用System.arraycopy()命令。

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