代码优化

引用自五月的仓颉：https://www.cnblogs.com/xrq730/p/4865416.html

1.尽量指定类、方法为final

带有final修饰符的类是不可派生的。在Java核心API中，有许多应用final的例子，例如java.lang.String，整个类都是final的。为类指定final修饰符可以让类不可以被继承，为方法指定final修饰符可以让方法不可以被重写。如果指定了一个类为final，则该类所有的方法都是final的。Java编译器会寻找机会内联所有的final方法，内联对于提升Java运行效率作用重大，具体参见Java运行期优化。此举能够使性能平均提高50%。

2.尽量重用对象

特别是String对象的使用，出现字符串连接时应该使用StringBuilder/StringBuffer代替。由于Java虚拟机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

3.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中，速度较快，其他变量，如静态变量、实例变量等，都在堆中创建，速度较慢。另外，栈中创建的变量，随着方法的运行结束，这些内容就没了，不需要额外的垃圾回收。

4.及时关闭流

Java编程过程中，进行数据库连接、I/O流操作时务必小心，在使用完毕后，及时关闭以释放资源。因为对这些大对象的操作会造成系统大的开销，稍有不慎，将会导致严重的后果。

5.减少对变量的重复计算

package com.liuzhihong.test;
import org.junit.Test;

import java.time.Duration;
import java.time.LocalDateTime;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 * @ClassName OptimizeTest
 * @Description
 * @Author 刘志红
 * @Date 2019/7/18
 **/
public class OptimizeTest {
    @Test
    public void test1(){
        List list=new ArrayList(){{
            for (int i = 0; i <10000000 ; i++) {
              add(i);
            }
        }};
        LocalDateTime now1 = LocalDateTime.now();
        //变量的重复计算 list.size();
        for (int i = 0; i ) {
            //测试用 无意义就是让循环干点事费点时间
            LocalDateTime.now();
        }
        LocalDateTime now2 = LocalDateTime.now();
        System.out.println(Duration.between(now1, now2).toMillis());
        //优化后
        for (int i = 0,length=list.size(); i ) {
            //测试用 无意义就是让循环干点事费点时间
            LocalDateTime.now();
        }
        LocalDateTime now3 = LocalDateTime.now();
        System.out.println(Duration.between(now2, now3).toMillis());
    }
}

运行结果：

3464
1170
我们可以发现效率提升了2/3

6.尽量使用懒加载

String str="abc";
if(...)
{
  list.add(str);
}

改为
if(...)
{
  String str="abc";
  list.add(str);
}

 7.慎用异常

异常对性能不利。抛出异常首先要创建一个新的对象，Throwable接口的构造函数调用名为fillInStackTrace()的本地同步方法，fillInStackTrace()方法检查堆栈，收集调用跟踪信息。只要有异常被抛出，Java虚拟机就必须调整调用堆栈，因为在处理过程中创建了一个新的对象。异常只能用于错误处理，不应该用来控制程序流程。

8.如果能估计到待添加的内容长度，为底层以数组方式实现的集合、工具类指定初始长度

比如ArrayList、LinkedLlist、StringBuilder、StringBuffer、HashMap、HashSet等等，以StringBuilder为例：

• StringBuilder()　　　　　　// 默认分配16个字符的空间
• StringBuilder(int size)　　// 默认分配size个字符的空间
• StringBuilder(String str)　// 默认分配16个字符+str.length()个字符空间

可以通过类（这里指的不仅仅是上面的StringBuilder）的构造函数来设定它的初始化容量，这样可以明显地提升性能。比如StringBuilder吧，length表示当前的StringBuilder能保持的字符数量。因为当StringBuilder达到最大容量的时候，它会将自身容量增加到当前的2倍再加2，无论何时只要StringBuilder达到它的最大容量，它就不得不创建一个新的字符数组然后将旧的字符数组内容拷贝到新字符数组中----这是十分耗费性能的一个操作。试想，如果能预估到字符数组中大概要存放5000个字符而不指定长度，最接近5000的2次幂是4096，每次扩容加的2不管，那么：

• 在4096 的基础上，再申请8194个大小的字符数组，加起来相当于一次申请了12290个大小的字符数组，如果一开始能指定5000个大小的字符数组，就节省了一倍以上的空间
• 把原来的4096个字符拷贝到新的的字符数组中去

这样，既浪费内存空间又降低代码运行效率。所以，给底层以数组实现的集合、工具类设置一个合理的初始化容量是错不了的，这会带来立竿见影的效果。但是，注意，像HashMap这种是以数组+链表（java8做了优化+红黑树）实现的集合，别把初始大小和你估计的大小设置得一样，因为一个table上只连接一个对象的可能性几乎为0。初始大小建议设置为2的N次幂，如果能估计到有2000个元素，设置成new HashMap(128)、new HashMap(256)都可以。

HashMap的原理和扩容：

基本的数据结构：数组+引用（变异的指针）   数组存储单一元素，引用存储多元素

下面是阿里巴巴编码规约对于集合的第十条：

 

 有关更多扩容参考https://blog.csdn.net/wwwtotoro/article/details/79543308

 

9.当复制大量数据时，使用System.arraycopy()命令

数组赋值的四种方法

1.for遍历

2.clone方法

3.System.arraycopy

4.Arrays.copyOf 实际上调用了System.arraycopy

 

 System.arraycopy为 JVM 内部固有方法，它通过手工编写汇编或其他优化方法来进行 Java 数组拷贝，

这种方式比起直接在 Java 上进行 for 循环或 clone 是更加高效的。数组越大体现地越明显。

int length = 2000000;
        //创建容量为2000000的数组
        long[] arrayOfLong = new long[length];
        //并行输入2000000个随机数
        Arrays.parallelSetAll(arrayOfLong, index -> ThreadLocalRandom.current().nextLong(1000000000));
        long[] arrayOfLong1 = new long[length];
        long[] arrayOfLong2=new long[length];
        long[] arrayOfLong3 = new long[length];
        long[] arrayOfLong4=new long[length];
        //for循环方式
        LocalDateTime beginFor = LocalDateTime.now();
        for (int i = 0; i < length; i++) {
            arrayOfLong1[i] = arrayOfLong[i];
        }
        LocalDateTime endFor=LocalDateTime.now();
        System.out.println(Duration.between(beginFor, endFor
        ).toMillis());
        //clone方式   这里使用了hutool工具中的深克隆
        LocalDateTime beginClone= LocalDateTime.now();
        arrayOfLong2 = ObjectUtil.cloneByStream(arrayOfLong);
        LocalDateTime endClone= LocalDateTime.now();
        System.out.println(Duration.between(beginClone, endClone).toMillis());
        //System.arraycopy
        LocalDateTime beginSystem=LocalDateTime.now();
        System.arraycopy(arrayOfLong, 0, arrayOfLong3, 0, length);
        LocalDateTime endSystem=LocalDateTime.now();
        System.out.println(Duration.between(beginSystem,endSystem).toMillis());
        //Arrays.copyOf
        LocalDateTime beginArrays=LocalDateTime.now();
         arrayOfLong4 = Arrays.copyOf(arrayOfLong, length);
         LocalDateTime endArrays=LocalDateTime.now();
        System.out.println(Duration.between(beginArrays, endArrays).toMillis());

View Code

 

 

多次运行测试

10.位运算代替* /运算   这个有争议。现在的很多处理器，已经做了优化，使得乘法/除法的运行速度和移位操作一样快

11.把对象引用的创建放在循环外

for(int i=0;i<1000;i++){

Object obj=new Object();

}

//用下面代替

Obejct obj=null;

for(int i=0;i<1000;i++){

obj=new Object();

}

View Code

 

12.竟可能的用数组代替ArayList。无法确认数组大小用ArrayList

13.尽量使用HashMap、ArrayList、StringBuilder，除非线程安全需要，否则不推荐使用Hashtable、Vector、StringBuffer，后三者由于使用同步机制而导致了性能开销

14.不要将数组声明为public static final

因为这毫无意义，这样只是定义了引用为static final，数组的内容还是可以随意改变的，将数组声明为public更是一个安全漏洞，这意味着这个数组可以被外部类所改变

15.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：

• 控制资源的使用，通过线程同步来控制资源的并发访问
• 控制实例的产生，以达到节约资源的目的
• 控制数据的共享，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
  

16.尽量避免随意使用静态变量

要知道，当某个对象被定义为static的变量所引用，那么gc通常是不会回收这个对象所占有的堆内存的，如：

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

此时静态变量b的生命周期与A类相同，如果A类不被卸载，那么引用B指向的B对象会常驻内存，直到程序终止

17.及时清除不再需要的会话

为了清除不再活动的会话，许多应用服务器都有默认的会话超时时间，一般为30分钟。当应用服务器需要保存更多的会话时，如果内存不足，那么操作系统会把部分数据转移到磁盘，应用服务器也可能根据MRU（最近最频繁使用）算法把部分不活跃的会话转储到磁盘，甚至可能抛出内存不足的异常。如果会话要被转储到磁盘，那么必须要先被序列化，在大规模集群中，对对象进行序列化的代价是很昂贵的。因此，当会话不再需要时，应当及时调用HttpSession的invalidate()方法清除会话。

18.实现RandomAccess接口的集合比如ArrayList，应当使用最普通的for循环而不是foreach循环来遍历  (有争议  总之，for-each循环在清晰度，灵活性和错误预防方面提供了超越传统for循环的引人注目的优势，而且没有性能损失。 尽可能使用for-each循环优先于for循环。这是effective java中的一段话。）

这是JDK推荐给用户的。JDK API对于RandomAccess接口的解释是：实现RandomAccess接口用来表明其支持快速随机访问，此接口的主要目的是允许一般的算法更改其行为，从而将其应用到随机或连续访问列表时能提供良好的性能。实际经验表明，实现RandomAccess接口的类实例，假如是随机访问的，使用普通for循环效率将高于使用foreach循环；反过来，如果是顺序访问的，则使用Iterator会效率更高。可以使用类似如下的代码作判断：

if (list instanceof RandomAccess)
{
    for (int i = 0; i < list.size(); i++){}
}
else
{
    Iterator iterator = list.iterable();
    while (iterator.hasNext()){iterator.next()}
}

foreach循环的底层实现原理就是迭代器Iterator，参见Java语法糖1：可变长度参数以及foreach循环原理。所以后半句"反过来，如果是顺序访问的，则使用Iterator会效率更高"的意思就是顺序访问的那些类实例，使用foreach循环去遍历。

19：使用同步代码块替代同步方法

20：程序运行过程中避免使用反射

关于，请参见反射。反射是Java提供给用户一个很强大的功能，功能强大往往意味着效率不高。不建议在程序运行过程中使用尤其是频繁使用反射机制，特别是Method的invoke方法，如果确实有必要，一种建议性的做法是将那些需要通过反射加载的类在项目启动的时候通过反射实例化出一个对象并放入内存----用户只关心和对端交互的时候获取最快的响应速度，并不关心对端的项目启动花多久时间。

21.使用数据库连接池和线程池

这两个池都是用于重用对象的，前者可以避免频繁地打开和关闭连接，后者可以避免频繁地创建和销毁线程

22.使用带缓冲区的IO流

带缓冲的输入输出流，即BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream，这可以极大地提升IO效率

23.顺序插入和随机访问比较多的场景使用ArrayList，元素删除和中间插入比较多的场景使用LinkedList

24.不要让public方法中有太多的形参

public方法即对外提供的方法，如果给这些方法太多形参的话主要有两点坏处：

• 违反了面向对象的编程思想，Java讲求一切都是对象，太多的形参，和面向对象的编程思想并不契合
• 参数太多势必导致方法调用的出错概率增加

至于这个"太多"指的是多少个，3、4个吧。比如我们用JDBC写一个insertStudentInfo方法，有10个学生信息字段要插如Student表中，可以把这10个参数封装在一个实体类中，作为insert方法的形参

25.字符串变量和字符串常量equals的时候将字符串常量写在前面

26.数组不能使用toString()方法看数组中的值但是可以用Arrays.toString()，但是集合可以，因为集合AbstractCollections重写了Object的toString()方法。 另外Arrays.asList()方法不是把数组转换为对应的list。而是把整个数组当成一个元素放入一个新的list中。

27.对于ThreadLocal使用前或者使用后一定要先remove

当前基本所有的项目都使用了线程池技术，这非常好，可以动态配置线程数、可以重用线程。

然而，如果你在项目中使用到了ThreadLocal，一定要记得使用前或者使用后remove一下。这是因为上面提到了线程池技术做的是一个线程重用，这意味着代码运行过程中，一条线程使用完毕，并不会被销毁而是等待下一次的使用。我们看一下Thread类中，持有ThreadLocal.ThreadLocalMap的引用：

/* ThreadLocal values pertaining to this thread. This map is maintained
 * by the ThreadLocal class. */
ThreadLocal.ThreadLocalMap threadLocals = null;

线程不销毁意味着上条线程set的ThreadLocal.ThreadLocalMap中的数据依然存在，那么在下一条线程重用这个Thread的时候，很可能get到的是上条线程set的数据而不是自己想要的内容。

这个问题非常隐晦，一旦出现这个原因导致的错误，没有相关经验或者没有扎实的基础非常难发现这个问题，因此在写代码的时候就要注意这一点，这将给你后续减少很多的工作量。

28.静态类、单例类、工厂类将它们的构造函数置为private

这是因为静态类、单例类、工厂类这种类本来我们就不需要外部将它们new出来，将构造函数置为private之后，保证了这些类不会产生实例对象。

29.jdk以后使用ThreadLocalRandom代替Random

30.不捕获Java类库中定义的继承自RuntimeException的运行时异常类

异常处理效率低，RuntimeException的运行时异常类，其中绝大多数完全可以由程序员来规避，比如：

• ArithmeticException可以通过判断除数是否为空来规避
• NullPointerException可以通过判断对象是否为空来规避
• IndexOutOfBoundsException可以通过判断数组/字符串长度来规避
• ClassCastException可以通过instanceof关键字来规避
• ConcurrentModificationException可以使用迭代器来规避