Java代码性能优化(一)

在JAVA程序中,性能问题的大部分原因并不在于JAVA语言,而是程序本身。养成良好的编码习惯非常重要,能够显著地提升程序性能。学习一点Java代码优化技巧是很有必要的,这可以提高java代码的执行效率。

一、避免在循环条件中使用复杂表达式

在不做编译优化的情况下,在循环中,循环条件会被反复计算,如果不使用复杂表达式,而使循环条件值不变的话,程序将会运行的更快。例子: 

import java.util.vector;
public class cel {
    public void method (vector vector) {
        for (int i = 0; i < vector.size (); i++) {
            ...
        }
    }
}

更正: 

import java.util.vector;
public class cel {
    public void method (vector vector) {
        // 避免每次都去过去size()值
        for (int i = 0, size = vector.size(); i < size; i++) {
            ...
        }
    }
}

二、为集合对象设定初始大小 

Java在给集合扩充大小时,如:ArrayList集合类,是通过System.arraycopy方法将原有数组复制到新数组来实现。因此每次扩充容量就要执行一次数组拷贝,很费事。通常,默认的10个元素大小是不够的。你最好能准确的估计你所需要的最佳大小。 例子: 

import java.util.ArrayList;
public class dic {
    public ArrayList v = new ArrayList();
    public void addobjects (object[] o) {
        for (int i = 0; i< o.length;i++) {
            v.add(o);
        }
    }
}

更正: 自己设定初始大小。 

import java.util.ArrayList;
public class dic {
    public ArrayList v = new ArrayList(30);
    public void addobjects (object[] o) {
        for (int i = 0; i< o.length;i++) {
            v.add(o);
        }
    }
}

参考资料:Java源代码

三、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。 例子: 

import java.io.*;
public class cs {
    public static void main (string args[]) {
        cs cs = new cs ();
        cs.method ();
    }
    
    public void method () {
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream ("cs.java");
            int count = 0;
            while ( fis.read () != -1 ) {
                count++;
            }
            system.out.println (count);
            fis.close ();
        } catch (FileNotFoundException e1) {
            e1.printStackTrace();
        } catch (IOException e2) {
            e2.printStackTrace();
        }
    }
}

更正: 在最后一个catch后添加一个finally块 

import java.io.*;
public class cs {
    public static void main (string args[]) {
        cs cs = new cs ();
        cs.method ();
    }
    
    public void method () {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            fis = new FileInputStream ("cs.java");
            int count = 0;
            while ( fis.read () != -1 ) {
                count++;
            }
            system.out.println (count);
            fis.close ();
        } catch (FileNotFoundException e1) {
            e1.printStackTrace();
        } catch (IOException e2) {
            e2.printStackTrace();
        } finally {
            if ( null != fis ) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    fis = null;
                }
            }
        }
    }
}

四、使用System.arraycopy()代替通过来循环复制数组 

因为System.arraycopy()是java系统自带的,因此性能应该还是可以。要比通过循环来复制数组快的多。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];
        }
    }
}

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);
    }
}

五、让访问实例内变量的getter/setter方法变成final 

简单的getter/setter方法应该被置成final,这会告诉编译器,这个方法不会被重载,所以,可以变成”inlined” 例子: 

public class maf {
    private int _size;
    public void setsize (int size) {
         _size = size;
    }
}

更正: 

public class daf_fixed {
    private int _size;
    final public void setsize (int size) {
        _size = size;
    }
}


六、避免不需要的instanceof操作 

如果左边的对象的静态类型等于右边的,instanceof表达式返回永远为true。例子:         

public class uiso {
    public uiso () {}
}
class dog extends uiso {
    void method (dog dog, uiso u) {
        dog d = dog;
        if (d instanceof uiso) // always true.
            system.out.println("dog is a uiso");
        uiso uiso = u;
        if (uiso instanceof object) // always true.
            system.out.println("uiso is an object");
    }
}

更正:删掉不需要的instanceof操作。        

class dog extends uiso {
    void method () {
        dog d;
        system.out.println ("dog is an uiso");
        system.out.println ("uiso is an uiso");
    }
}

七、避免不需要的造型操作 

所有的类都是直接或者间接继承自object。同样,所有的子类也都隐含的“等于”其父类。那么,由子类造型至父类的操作就是不必要的了。例子: 

class unc {
    string _id = "unc";
}
class dog extends unc {
    void method () {
        dog dog = new dog ();
        unc animal = (unc)dog;  // not necessary.
        object o = (object)dog;         // not necessary.
    }
}

更正:         

class dog extends unc {
    void method () {
        dog dog = new dog();
        unc animal = dog;
        object o = dog;
    }
}


八、如果只是查找单个字符的话,用charat()代替startswith() 

用一个字符作为参数调用startswith()也会工作的很好,但从性能角度上来看,调用用string api无疑是错误的! 例子: 

public class pcts {
    private void method(string s) {
        if (s.startswith("a")) { // violation
            // ...
        }
    }
}

更正:将'startswith()' 替换成'charat()'. 

public class pcts {
    private void method(string s) {
        if ('a' == s.charat(0)) {
            // ...
        }
    }
}

九、使用移位操作来代替'a / b'操作

"/"是一个很“昂贵”的操作,使用移位操作将会更快更有效。 例子: 

public class sdiv {
    public static final int num = 16;
    public void calculate(int a) {
        int div = a / 4;            // should be replaced with "a >> 2".
        int div2 = a / 8;         // should be replaced with "a >> 3".
        int temp = a / 3;
    }
}

更正: 

public class sdiv {
    public static final int num = 16;
    public void calculate(int a) {
        int div = a >> 2;  
        int div2 = a >> 3;
        int temp = a / 3;       // 不能转换成位移操作
    }
}

十、使用移位操作代替'a * b' 同上

我个人认为,除非是在一个非常大的循环内,性能非常重要,而且你很清楚你自己在做什么,方可使用这种方法。否则提高性能所带来的程序晚读性的降低将是不合算的。 例子: 

public class smul {
    public void calculate(int a) {
        int mul = a * 4;            // should be replaced with "a << 2".
        int mul2 = 8 * a;         // should be replaced with "a << 3".
        int temp = a * 3;
    }
}

更正: 

package opt;
public class smul {
    public void calculate(int a) {
        int mul = a << 2;  
        int mul2 = a << 3;
        int temp = a * 3;       // 不能转换
    }
}

十一、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 

例子: 

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

更正: 将一个字符的字符串替换成' ' 

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

十二、不要在循环中调用synchronized(同步)方法 

方法的同步需要消耗相当大的资料,在一个循环中调用它绝对不是一个好主意。 例子: 

import java.util.vector;
public class syn {
    private vector vector = new vector (5, 5);
    public synchronized void method (object o) {
        ...
    }
    private void test () {
        for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {
            method (vector.elementat(i));    // violation
        }
    }
}

更正:不要在循环体中调用同步方法,如果必须同步的话,推荐以下方式: 

import java.util.vector;
public class syn {
    public void method (object o) {
}
private void test () {
    synchronized{//在一个同步块中执行非同步方法
            for (int i = 0; i < vector.size(); i++) {
                method (vector.elementat(i));
            }
        }
    }
    private vector vector = new vector (5, 5);
}

十三、将try/catch块移出循环 

把try/catch块放入循环体内,会极大的影响性能,如果编译jit被关闭或者你所使用的是一个不带jit的jvm,性能会将下降21%之多! 例子:         

import java.io.fileinputstream;
public class try {
    private int _sum;
    public void method (FileInputStream fis) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            try {
                _sum += fis.read();
            } catch (Exception e) {
                ...
            }
        }
    }
}

更正:将try/catch块移出循环         

public void method (FileInputStream fis) {
    try {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            _sum += fis.read();
        }
    } catch (Exception e) {}
}

十四、对于boolean值,避免不必要的等式判断 

将一个boolean值与一个true比较是一个恒等操作(直接返回该boolean变量的值). 移走对于boolean的不必要操作至少会带来2个好处: 

1)代码执行的更快 (生成的字节码少了5个字节); 

2)代码也会更加干净 。 

例子: 

public class ueq {
    boolean method (string str) {
        return str.endswith ("a") == true;   // violation
    }
}

更正: 

public class ueq_fixed {
    boolean method (String str) {
        return str.endswith ("a");
    }
}

十五、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。例子: 

public class usc {
    public String method () {
        StringBuffer s = new StringBuffer ("hello");
        String t = s + "world!";
        return t;
    }
}

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。 

十六、用'StringTokenizer' 代替 'indexOf()' 和'substring()' 

字符串的分析在很多应用中都是常见的。使用indexOf()和substring()来分析字符串容易导致StringIndexOutOfBoundsException。而使用StringTokenizer类来分析字符串则会容易一些,效率也会高一些。例子: 

public class ust {
    void parsestring(string str) {
        int index = 0;
        while ((index = str.indexOf(".", index)) != -1) {
            System.out.println (str.substring(index, str.length()));
        }
    }
}

十七、使用条件操作符替代"if (cond) return; else return;" 结构 

条件操作符更加的简捷 例子:

public class if {
    public int method(boolean isdone) {
        if (isdone) {
            return 0;
        } else {
            return 10;
        }
    }
}

更正:

public class if {
    public int method(boolean isdone) {
        return (isdone ? 0 : 10);
    }
}

十八、使用条件操作符代替"if (cond) a = b; else a = c;" 结构 

例子: 

public class ifas {
    private int _value = 0;
    public void method(boolean istrue) {
        if (istrue) {
            _value = 0;
        } else {
            _value = 1;
        }
    }
}

更正: 

public class ifas {
    private int _value = 0;
    public void method(boolean istrue) {
        _value = (istrue ? 0 : 1);       // compact expression.
    }
}

十九、不要在循环体中实例化变量 

在循环体中实例化临时变量将会增加内存消耗 例子:         

import java.util.vector;
public class loop {
    public void method (Vector v) {
        for (int i=0;i < v.size();i++) {
            Object o = new Object();
            o = v.elementat(i);
        }
    }
}

更正:在循环体外定义变量,并反复使用         

import java.util.vector;
public class loop {
    public void method (Vector v) {
        Object o;
        for (int i=0;i<v.size();i++) {
            o = v.elementat(i);
        }
    }
}

二十、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。 例子:         

public class rsbc {
    public void method () {
        StringBuffer buffer = new StringBuffer(); // violation
        buffer.append ("hello");
    }
}

更正:为StringBuffer提供寝大小。         

public class rsbc {
    private final int max = 100;
    public void method () {
        StringBuffer buffer = new StringBuffer(max);
        buffer.append ("hello");
    }
}

二十一、尽可能的使用栈变量 

如果一个变量需要经常访问,那么你就需要考虑这个变量的作用域了。static? local? 还是实例变量?访问静态变量和实例变量将会比访问局部变量多耗费2-3个时钟周期。 例子:

public class usv {
    private int _sum;
    private static int _staticsum;
    public void getsum (int[] values) {
        for (int i=0; i < value.length; i++) {
            _sum += value[i]; // violation.
        }
    }
    public void getsum2 (int[] values) {
        for (int i=0; i < value.length; i++) {
            _staticsum += value[i];
        }
    }
}

更正:如果可能,请使用局部变量作为你经常访问的变量。 你可以按下面的方法来修改getsum()方法:

public void getsum (int[] values) {
    int sum = _sum;  // temporary local variable.
    for (int i=0; i < value.length; i++) {
        sum += value[i];
    }
    _sum = sum;
}

二十二、不要总是使用取反操作符(!) 

取反操作符(!)降低程序的可读性,所以不要总是使用。例子:

public class dun {
    boolean method (boolean a, boolean b) {
        if (!a) {
            return !a;
        } else {
            return !b;
        }
    }
}

更正: 如果可能不要使用取反操作符(!) 

二十三、与一个接口进行instanceof操作 

基于接口的设计通常是件好事,因为它允许有不同的实现,而又保持灵活。只要可能,对一个对象进行instanceof操作,以判断它是否某一接口要比是否某一个类要快。 例子: 

public class insof {
    private void method (object o) {
        if (o instanceof interfacebase) { ... }  // better
        if (o instanceof classbase) { ... }   // worse.
    }
}
class classbase {}
interface interfacebase {}
看书和学习是思想的经常营养,是思想的无穷发展。 —— 冈察洛夫
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