35가지 Java 코드 성능 최적화 요약

서문

코드 최적화는 매우 중요한 주제입니다. 어떤 사람들은 그것이 쓸모없다고 생각할 수도 있습니다. 수정할 수 있는 작은 것들은 무엇입니까? 수정이 코드의 실행 효율성에 어떤 영향을 미치나요? 저는 이런 질문에 대해 이렇게 생각합니다. 바다의 고래처럼 작은 새우를 먹는 것이 도움이 될까요? 소용없었는데 새우를 더 먹다보니 고래가 배불러요. 코드 최적화도 마찬가지입니다. 프로젝트가 최대한 빨리 버그 없이 출시하는 데 중점을 둔다면 이때는 큰 것에 집중하고 작은 것을 버릴 수 있으며, 코드의 세부 사항을 다듬을 필요가 없습니다. ; 하지만 코드를 개발하고 유지 관리할 시간이 충분하다면 이때 모든 측면을 고려해야 합니다. 최적화할 수 있는 세부 사항이 하나씩 쌓이면 코드의 실행 효율성이 확실히 향상됩니다.

코드 최적화의 목표는 다음과 같습니다.

1. 코드 크기 줄이기

2. 코드 실행 효율성 향상

코드 최적화 세부정보

1. 클래스와 메소드의 최종 수식어를 지정해 보세요.

최종 수식어가 있는 클래스는 파생될 수 없습니다. Java 핵심 API에는 전체 클래스가 최종인 java.lang.String과 같은 최종 애플리케이션의 예가 많이 있습니다. 클래스에 final 수정자를 지정하면 클래스가 상속되지 않으며, 메서드에 final 수정자를 지정하면 메서드가 재정의되지 않습니다. 클래스가 final로 지정되면 해당 클래스의 모든 메서드가 final이 됩니다. Java 컴파일러는 모든 최종 메소드를 인라인할 수 있는 기회를 찾습니다. 인라인은 Java 실행 효율성을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 이를 통해 성능을 평균 50% 향상할 수 있습니다.

2. 객체 재사용을 시도하세요

특히 String 객체를 사용하는 경우 문자열 연결이 발생할 때 StringBuilder/StringBuffer를 대신 사용해야 합니다. JVM(Java Virtual Machine)은 객체를 생성하는 데 시간을 소비할 뿐만 아니라 향후 이러한 객체를 가비지 수집하고 처리하는 데에도 시간을 소비해야 할 수 있습니다. 따라서 너무 많은 객체를 생성하면 프로그램 성능에 큰 영향을 미칩니다.

3. 로컬 변수를 최대한 사용하세요

메소드 호출 시 전달된 매개변수와 호출 시 생성된 임시 변수는 정적 변수 등 기타 변수가 스택에 더 빨리 저장됩니다. 인스턴스 변수 등은 모두 힙에 생성되므로 속도가 느려집니다. 또한 메소드가 종료되면 스택에 생성된 변수의 내용은 사라지므로 추가 가비지 수집이 필요하지 않습니다.

4. 스트림을 즉시 닫습니다.

Java 프로그래밍 중에는 데이터베이스 연결 및 I/O 스트림 작업을 수행할 때 주의하십시오. 사용 후에는 리소스를 해제할 시간에 스트림을 닫으십시오. 이러한 대형 개체를 작동하면 시스템 오버헤드가 많이 발생하므로 조금만 부주의해도 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.

5. 변수의 반복 계산을 최소화하세요

스택 프레임 생성 및 메소드 장면을 보호하고, 메소드 호출 시 장면을 복원합니다. 따라서 예를 들어 다음 작업은

for (int i = 0; i < list.size(); i++)
{...}

다음으로 바꾸는 것이 좋습니다.

for (int i = 0, int length = list.size(); i < length; i++)
{...}

이런 식으로 list.size()가 매우 클 경우에는 소비량이 감소합니다

　6、尽量采用懒加载的策略，即在需要的时候才创建

　　例如：

String str = "aaa";if (i == 1)
{
list.add(str);
}

　　建议替换为：

if (i == 1)
{
String str = "aaa";
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、不要在循环中使用try…catch…，应该把其放在最外层

　　除非不得已。如果毫无理由地这么写了，只要你的领导资深一点、有强迫症一点，八成就要骂你为什么写出这种垃圾代码来了

　9、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：

　　（1）StringBuilder()　　　　　　// 默认分配16个字符的空间

　　（2）StringBuilder(int size)　　// 默认分配size个字符的空间

　　（3）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：

　　（1）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

　　（2）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。

　　10、当复制大量数据时，使用System.arraycopy()命令

　　11、乘法和除法使用移位操作

　　例如：

for (val = 0; val < 100000; val += 5)
{
a = val * 8;
b = val / 2;
}

　　用移位操作可以极大地提高性能，因为在计算机底层，对位的操作是最方便、最快的，因此建议修改为：

for (val = 0; val < 100000; val += 5)
{
a = val << 3;
b = val >> 1;
}

　　移位操作虽然快，但是可能会使代码不太好理解，因此最好加上相应的注释。

　12、循环内不要不断创建对象引用

　　例如：

for (int i = 1; i <= count; i++)
{
Object obj = new Object();
}

　　这种做法会导致内存中有count份Object对象引用存在，count很大的话，就耗费内存了，建议为改为：

Object obj = null;for (int i = 0; i 970ee921fd174f72ce4478422e688ec3重写了Object的toString()方法。

　31、不要对超出范围的基本数据类型做向下强制转型

　　这绝不会得到想要的结果：

public static void main(String[] args)
{ 
long l = 12345678901234L;
int i = (int)l;
System.out.println(i);
}

　　我们可能期望得到其中的某几位，但是结果却是：

　　1942892530

　　解释一下。Java中long是8个字节64位的，所以12345678901234在计算机中的表示应该是：

　　0000 0000 0000 0000 0000 1011 0011 1010 0111 0011 1100 1110 0010 1111 1111 0010

　　一个int型数据是4个字节32位的，从低位取出上面这串二进制数据的前32位是：

　　0111 0011 1100 1110 0010 1111 1111 0010

　　这串二进制表示为十进制1942892530，所以就是我们上面的控制台上输出的内容。从这个例子上还能顺便得到两个结论：

　　1、整型默认的数据类型是int，long l = 12345678901234L，这个数字已经超出了int的范围了，所以最后有一个L，表示这是一个long型数。顺便，浮点型的默认类型是double，所以定义float的时候要写成”"float f = 3.5f”

　　2、接下来再写一句”int ii = l + i;”会报错，因为long + int是一个long，不能赋值给int

　　32、公用的集合类中不使用的数据一定要及时remove掉

　　如果一个集合类是公用的（也就是说不是方法里面的属性），那么这个集合里面的元素是不会自动释放的，因为始终有引用指向它们。所以，如果公用集合里面的某些数据不使用而不去remove掉它们，那么将会造成这个公用集合不断增大，使得系统有内存泄露的隐患。

　33、把一个基本数据类型转为字符串，基本数据类型.toString()是最快的方式、String.valueOf(数据)次之、数据+”"最慢

　　把一个基本数据类型转为一般有三种方式，我有一个Integer型数据i，可以使用i.toString()、String.valueOf(i)、i+”"三种方式，三种方式的效率如何，看一个测试：

public static void main(String[] args)
{ 
int loopTime = 50000;
Integer i = 0; long startTime = System.currentTimeMillis(); for (int j = 0; j < loopTime; j++)
{
String str = String.valueOf(i);
}
System.out.println("String.valueOf()：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
startTime = System.currentTimeMillis(); for (int j = 0; j < loopTime; j++)
{
String str = i.toString();
}
System.out.println("Integer.toString()：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
startTime = System.currentTimeMillis(); for (int j = 0; j < loopTime; j++)
{
String str = i + "";
}
System.out.println("i + \"\"：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");
}

　　运行结果为：

String.valueOf()：11ms Integer.toString()：5ms i + ""：25ms

　　所以以后遇到把一个基本数据类型转为String的时候，优先考虑使用toString()方法。至于为什么，很简单：

　　1、String.valueOf()方法底层调用了Integer.toString()方法，但是会在调用前做空判断

　　2、Integer.toString()方法就不说了，直接调用了

　　3、i + “”底层使用了StringBuilder实现，先用append方法拼接，再用toString()方法获取字符串

　　三者对比下来，明显是2最快、1次之、3最慢

　34、使用最有效率的方式去遍历Map

　　遍历Map的方式有很多，通常场景下我们需要的是遍历Map中的Key和Value，那么推荐使用的、效率最高的方式是：

public static void main(String[] args)
{
HashMap<String, String> hm = new HashMap<String, String>();
hm.put("111", "222");
Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = hm.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String, String>> iter = entrySet.iterator(); while (iter.hasNext())
{
Map.Entry<String, String> entry = iter.next();
System.out.println(entry.getKey() + "\t" + entry.getValue());
}
}

　　如果你只是想遍历一下这个Map的key值，那用”Setf7e83be87db5cd2d9a8a0b8117b38cd4 keySet = hm.keySet();”会比较合适一些

　35、对资源的close()建议分开操作

　　意思是，比如我有这么一段代码：

try{
XXX.close();
YYY.close();
}catch (Exception e)
{
...
}

　　建议修改为：

try{ XXX.close(); }catch (Exception e) { ... }try{ YYY.close(); }catch (Exception e) { ... }

　　虽然有些麻烦，却能避免资源泄露。我们想，如果没有修改过的代码，万一XXX.close()抛异常了，那么就进入了cath块中了，YYY.close()不会执行，YYY这块资源就不会回收了，一直占用着，这样的代码一多，是可能引起资源句柄泄露的。而改为下面的写法之后，就保证了无论如何XXX和YYY都会被close掉。