2012年12月19日 星期三

[轉錄] Java程式設計中“為了性能”需做的26件事

轉錄文~有些大家都在說的事情,還有可以想像會有問題的事情,但也有些不太直覺的,也許可以找個時間真的做一下測試看看。

2012-12-24 補充:
針對第 13 點,也許可以參考看看 [2],好像有些人說會有差,也有些人說 JVM 自己會解決差異。
我自己在我的電腦上做的測試,感覺上好像是差不多....但也許是我測試的方法不對?



最近的機器記憶體又爆滿了,除了新增機器記憶體外,還應該好好review一下我們的代碼,有很多代碼編寫過於隨意化,這些不好的習慣或對程式語言的不瞭解是應該好好打壓打壓了。

下面是參考網路資源總結的一些在Java程式設計中盡可能要做到的一些地方。

1.儘量在合適的場合使用單例

使用單例可以減輕載入的負擔,縮短載入的時間,提高載入的效率,但並不是所有地方都適用于單例,簡單來說,單例主要適用於以下三個方面:

控制資源的使用,通過執行緒同步來控制資源的併發訪問;
控制實例的產生,以達到節約資源的目的;
控制資料共用,在不建立直接關聯的條件下,讓多個不相關的進程或執行緒之間實現通信。

2.儘量避免隨意使用靜態變數

要知道,當某個物件被定義為stataic的變數所引用,那麼GC通常是不會回收這個物件所佔有的記憶體,如

public class A{ static B b = new B();} 此時靜態變數b的生命週期與A類同步,如果A類不會卸載,那麼b物件會常駐記憶體,直到程式終止。

3.儘量避免過多過常的創建Java物件

儘量避免在經常調用的方法,迴圈中new物件,由於系統不僅要花費時間來創建物件,而且還要花時間對這些物件進行垃圾回收和處理,在我們可以控制的範圍內,最大限度的重用物件,最好能用基本的資料類型或陣列來替代物件。

4.儘量使用final修飾符

帶有final修飾符的類是不可派生的。在Java核心API中,有許多應用final的例子,例如java.lang.String。為String類指定final防止使用者覆蓋length()方法。另外,如果一個類是final的,則該類所有方法都是final的。Java編譯器會尋找機會內聯(inline)所有的final方法(這和具體的編譯器實現有關)。此舉能夠使性能平均提高50%。

5.儘量使用區域變數

調用方法時傳遞的參數以及在調用中創建的臨時變數都保存在棧(Stack)中,速度較快。其他變數,如靜態變數、執行個體變數等,都在堆(Heap)中創建,速度較慢。

6.儘量處理好包裝類型和基本類型兩者的使用場所

雖然包裝類型和基本類型在使用過程中是可以相互轉換,但它們兩者所產生的記憶體區域是完全不同的,基本類型資料產生和處理都在棧中處理,包裝類型是物件,是在堆中產生實例。

在集合類物件中,有物件方面需要的處理適用包裝類型,其他的處理提倡使用基本類型。

7.慎用synchronized,儘量減小synchronize的方法

都知道,實現同步是要很大的系統開銷作為代價的,甚至可能造成鎖死,所以儘量避免無謂的同步控制。synchronize方法被調用時,直接會把當前物件鎖了,在方法執行完之前其他執行緒無法調用當前物件的其他方法。所以synchronize的方法儘量小,並且應儘量使用方法同步代替代碼塊同步。

8.儘量使用StringBuilder和StringBuffer進行字元串連接

這個就不多講了。

9.儘量不要使用finalize方法

實際上,將資源清理放在finalize方法中完成是非常不好的選擇,由於GC的工作量很大,尤其是回收Young代記憶體時,大都會引起應用程式暫停,所以再選擇使用finalize方法進行資源清理,會導致GC負擔更大,程式運行效率更差。

10.儘量使用基底資料型別代替物件

String str = "hello"; 上面這種方式會創建一個“hello”字串,而且JVM的字元緩存池還會緩存這個字串;

String str = new String("hello"); 此時程式除創建字串外,str所引用的String物件底層還包含一個char[]陣列,這個char[]陣列依次存放了h,e,l,l,o

11.單執行緒應儘量使用HashMap、ArrayList

HashTable、Vector等使用了同步機制,降低了性能。

12.儘量合理的創建HashMap

當你要創建一個比較大的hashMap時,要充分利用另一個構造函數public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)避免HashMap多次進行了hash重構,擴容是一件很耗費性能的事,在預設中initialCapacity只有16,而loadFactor是 0.75,需要多大的容量,你最好能準確的估計你所需要的最佳大小,同樣的Hashtable,Vectors也是一樣的道理。

13.儘量減少對變數的重複計算



for(int i=0;i<list.size();i++)應該改為

for(int i=0,len=list.size();i<len;i++)並且在迴圈中應該避免使用複雜的運算式,在迴圈中,迴圈條件會被反復計算,如果不使用複雜運算式,而使迴圈條件值不變的話,程式將會運行的更快。

14.儘量避免不必要的創建



A a = new A(); if(i==1){list.add(a);}應該改為

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

15.儘量在finally塊中釋放資源

程式中使用到的資源應當被釋放,以避免資源洩漏。這最好在finally塊中去做。不管程式執行的結果如何,finally塊總是會執行的,以確保資源的正確關閉。

16.儘量使用移位來代替'a/b'的操作

“/”是一個代價很高的操作,使用移位的操作將會更快和更有效



int num = a / 4; int num = a / 8;應該改為

int num = a 》 2; int num = a 》 3;但注意的是使用移位應添加注釋,因為移位操作不直觀,比較難理解。

17.儘量使用移位來代替'a*b'的操作

同樣的,對於'*'操作,使用移位的操作將會更快和更有效



int num = a * 4; int num = a * 8;應該改為

int num = a 《 2; int num = a 《 3;

18.儘量確定StringBuffer的容量

StringBuffer的構造器會創建一個默認大小(通常是16)的字元陣列。在使用中,如果超出這個大小,就會重新分配記憶體,創建一個更大的陣列,並將原先的陣列複製過來,再丟棄舊的陣列。在大多數情況下,你可以在創建StringBuffer的時候指定大小,這樣就避免了在容量不夠的時候自動增長,以提高性能。

如:

StringBuffer buffer = new StringBuffer(1000);

19.儘量早釋放無用對象的引用

大部分時間,方法局部引用變數所引用的物件會隨著方法結束而變成垃圾,因此,大部分時候程式無需將局部,引用變數顯式設為null.

例如:

Public void test(){ Object obj = new Object(); …… Obj=null; }上面這個就沒必要了,隨著方法test()的執行完成,程式中obj引用變數的作用域就結束了。但是如果是改成下面:

Public void test(){ Object obj = new Object(); …… Obj=null;//執行耗時,耗記憶體操作;或調用耗時,耗記憶體的方法 …… } 這時候就有必要將obj賦值為null,可以儘早的釋放對Object物件的引用。

20.儘量避免使用二維陣列

二維資料佔用的記憶體空間比一維陣列多得多,大概10倍以上。

21.儘量避免使用split

除非是必須的,否則應該避免使用split,split由於支持規則運算式,所以效率比較低,如果是頻繁的幾十,幾百萬的調用將會耗費大量資源,如果確實需要頻繁的調用split,可以考慮使用apache的StringUtils.split(string,char),頻繁split的可以緩存結果。

22.ArrayList&LinkedList

一個是線性表,一個是鏈表,一句話,隨機查詢儘量使用ArrayList,ArrayList優於LinkedList,LinkedList還要移動指標,添加刪除的操作LinkedList優於ArrayList,ArrayList還要移動資料,不過這是理論性分析,事實未必如此,重要的是理解好2者的資料結構,對症下藥。

23.儘量使用System.arraycopy()代替通過來迴圈複製陣列

System.arraycopy()要比通過迴圈來複製陣列快的多。

24.儘量緩存經常使用的物件

盡可能將經常使用的物件進行緩存,可以使用陣列,或HashMap的容器來進行緩存,但這種方式可能導致系統佔用過多的緩存,性能下降,推薦可以使用一些協力廠商的開源工具,如EhCache,Oscache進行緩存,他們基本都實現了FIFO/FLU等緩存演算法。

25.儘量避免非常大的記憶體分配

有時候問題不是由當時的堆狀態造成的,而是因為分配失敗造成的。分配的區塊都必須是連續的,而隨著堆越來越滿,找到較大的連續塊越來越困難。

26.慎用異常

當創建一個異常時,需要收集一個棧跟蹤(stack track),這個棧跟蹤用於描述異常是在何處創建的。構建這些棧跟蹤時需要為運行時棧做一份快照,正是這一部分開銷很大。當需要創建一個Exception時,JVM不得不說:先別動,我想就您現在的樣子存一份快照,所以暫時停止入棧和出棧操作。棧跟蹤不只包含運行時棧中的一兩個元素,而是包含這個棧中的每一個元素。

如果您創建一個Exception,那麼就得付出代價。好在捕獲異常開銷不大,因此可以使用try-catch將核心內容包起來。從技術上講,您甚至可以隨意地拋出異常,而不用花費很大的代價。招致性能損失的並不是throw操作(儘管在沒有預先創建異常的情況下就拋出異常是有點不尋常)。真正要花代價的是創建異常。幸運的是,好的程式設計習慣已教會我們,不應該不管三七二十一就拋出異常。異常是為異常的情況而設計的,使用時也應該牢記這一原則。

參考資料:
1、Java编程中“为了性能”需做的26件事
2、Is ArrayList.size() method cached?

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