Java 性能優(yōu)化的 50 個細(xì)節(jié)（珍藏版）
在JAVA程序中，性能問題的大部分原因并不在于JAVA語言，而是程序本身。養(yǎng)成良好的編碼習(xí)慣非常重要，能夠顯著地提升程序性能。
「1. 盡量在合適的場合使用單例」
使用單例可以減輕加載的負(fù)擔(dān)，縮短加載的時間，提高加載的效率，但并不是所有地方都適用于單例
簡單來說，單例主要適用于以下三個方面：
控制資源的使用，通過線程同步來控制資源的并發(fā)訪問；
控制實(shí)例的產(chǎn)生，以達(dá)到節(jié)約資源的目的；
控制數(shù)據(jù)共享，在不建立直接關(guān)聯(lián)的條件下，讓多個不相關(guān)的進(jìn)程或線程之間實(shí)現(xiàn)通信。
「2. 盡量避免隨意使用靜態(tài)變量」
當(dāng)某個對象被定義為static變量所引用，那么GC通常是不會回收這個對象所占有的內(nèi)存，如:
public?class?A{
??private?static?B?b?=?new?B();
}
此時靜態(tài)變量 b 的生命周期與A類同步，如果A類不會卸載，那么b對象會常駐內(nèi)存，直到程序終止。
「3. 盡量避免過多過常地創(chuàng)建Java對象」
盡量避免在經(jīng)常調(diào)用的方法，循環(huán)中new對象，由于系統(tǒng)不僅要花費(fèi)時間來創(chuàng)建對象，而且還要花時間對這些對象進(jìn)行垃圾回收和處理
在我們可以控制的范圍內(nèi)，最大限度地重用對象，最好能用基本的數(shù)據(jù)類型或數(shù)組來替代對象。
「4. 盡量使用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(yīng)用final的例子，例如java、lang、String，為String類指定final防止了使用者覆蓋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(jī)會內(nèi)聯(lián)（inline）所有的final方法（這和具體的編譯器實(shí)現(xiàn)有關(guān)），此舉能夠使性能平均提高50%。
如：讓訪問實(shí)例內(nèi)變量的getter/setter方法變成”final：簡單的getter/setter方法應(yīng)該被置成final，這會告訴編譯器，這個方法不會被重載，所以，可以變成”inlined”,例子：
class?MAF?{
??public?void?setSize?(int?size)?{
????_size?=?size;
??}
??private?int?_size;
}
//?更正
class?DAF_fixed?{
??final?public?void?setSize?(int?size)?{
????_size?=?size;
??}
??private?int?_size;
}
「5. 盡量使用局部變量」
調(diào)用方法時傳遞的參數(shù)以及在調(diào)用中創(chuàng)建的臨時變量都保存在棧（Stack）中，速度較快；其他變量，如靜態(tài)變量、實(shí)例變量等，都在堆（Heap）中創(chuàng)建，速度較慢。
「6. 盡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(zhuǎn)換，但它們兩者所產(chǎn)生的內(nèi)存區(qū)域是完全不同的
基本類型數(shù)據(jù)產(chǎn)生和處理都在棧中處理，包裝類型是對象，是在堆中產(chǎn)生實(shí)例。在集合類對象，有對象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，盡量減小synchronize的方法」
都知道，實(shí)現(xiàn)同步是要很大的系統(tǒng)開銷作為代價(jià)的，甚至可能造成死鎖，所以盡量避免無謂的同步控制。
synchronize方法被調(diào)用時，直接會把當(dāng)前對象鎖了，在方法執(zhí)行完之前其他線程無法調(diào)用當(dāng)前對象的其他方法。
所以，synchronize的方法盡量減小，并且應(yīng)盡量使用方法同步代替代碼塊同步。
「9. 盡量不要使用finalize方法」
實(shí)際上，將資源清理放在finalize方法中完成是非常不好的選擇
由于GC的工作量很大，尤其是回收Young代內(nèi)存時，大都會引起應(yīng)用程序暫停，所以再選擇使用finalize方法進(jìn)行資源清理，會導(dǎo)致GC負(fù)擔(dān)更大，程序運(yùn)行效率更差。
「10. 盡量使用基本數(shù)據(jù)類型代替對象」
String?str?=?"hello";
上面這種方式會創(chuàng)建一個“hello”字符串，而且JVM的字符緩存池還會緩存這個字符串；
String?str?=?new?String("hello");
此時程序除創(chuàng)建字符串外，str所引用的String對象底層還包含一個char[]數(shù)組，這個char[]數(shù)組依次存放了h,e,l,l,o
「11. 多線程在未發(fā)生線程安全前提下應(yīng)盡量使用HashMap、ArrayList」
HashTable、Vector等使用了同步機(jī)制，降低了性能。
「12. 盡量合理的創(chuàng)建HashMap」
當(dāng)你要創(chuàng)建一個比較大的hashMap時，充分利用這個構(gòu)造函數(shù)
public?HashMap(int?initialCapacity,?float?loadFactor);
避免HashMap多次進(jìn)行了hash重構(gòu),擴(kuò)容是一件很耗費(fèi)性能的事
在默認(rèn)中initialCapacity只有16，而loadFactor是 0.75，需要多大的容量，你最好能準(zhǔn)確的估計(jì)你所需要的最佳大小，同樣的Hashtable，Vectors也是一樣的道理。
「13. 盡量減少對變量的重復(fù)計(jì)算」
如：
for(int?i=0;i應(yīng)該改為：
for(int?i=0,len=list.size();i并且在循環(huán)中應(yīng)該避免使用復(fù)雜的表達(dá)式，在循環(huán)中，循環(huán)條件會被反復(fù)計(jì)算，如果不使用復(fù)雜表達(dá)式，而使循環(huán)條件值不變的話，程序?qū)\(yùn)行的更快。
「14. 盡量避免不必要的創(chuàng)建」
如：
A?a?=?new?A();
if(i==1){
??list.add(a);
}
應(yīng)該改為：
if(i==1){
A?a?=?new?A();
??list.add(a);
}
「15. 盡量在finally塊中釋放資源」
程序中使用到的資源應(yīng)當(dāng)被釋放，以避免資源泄漏，這最好在finally塊中去做。不管程序執(zhí)行的結(jié)果如何，finally塊總是會執(zhí)行的，以確保資源的正確關(guān)閉。
「16. 盡量使用移位來代替'a/b'的操作」
"/"是一個代價(jià)很高的操作，使用移位的操作將會更快和更有效
如：
int?num?=?a?/?4;
int?num?=?a?/?8;
應(yīng)該改為：
int?num?=?a?>>?2;
int?num?=?a?>>?3;
但注意的是「使用移位應(yīng)添加注釋」，因?yàn)橐莆徊僮鞑恢庇^，比較難理解。
「17.盡量使用移位來代替'a*b'的操作」
同樣的，對于'*'操作，使用移位的操作將會更快和更有效
如：
int?num?=?a?*?4;
int?num?=?a?*?8;
應(yīng)該改為：
int?num?=?a?<2;
int?num?=?a?<3;
「18. 盡量確定StringBuffer的容量」
StringBuffer 的構(gòu)造器會創(chuàng)建一個默認(rèn)大?。ㄍǔＪ?6）的字符數(shù)組。
在使用中，如果超出這個大小，就會重新分配內(nèi)存，創(chuàng)建一個更大的數(shù)組，并將原先的數(shù)組復(fù)制過來，再丟棄舊的數(shù)組。
在大多數(shù)情況下，你可以在創(chuàng)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. 盡量早釋放無用對象的引用」
大部分時，方法局部引用變量所引用的對象會隨著方法結(jié)束而變成垃圾，因此，大部分時候程序無需將局部，引用變量顯式設(shè)為null。例如：
Java代碼
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(zhí)行完成，程序中obj引用變量的作用域就結(jié)束了。
但是如果是改成下面：
Java代碼
Public?void?test(){
??Object?obj?=?new?Object();
??……
??Obj?=?null;
??//執(zhí)行耗時，耗內(nèi)存操作；或調(diào)用耗時，耗內(nèi)存的方法
??……
}
這時候就有必要將obj賦值為null，可以盡早的釋放對Object對象的引用。
「20. 盡量避免使用二維數(shù)組」
二維數(shù)據(jù)占用的內(nèi)存空間比一維數(shù)組多得多，大概10倍以上。
「21. 盡量避免使用split」
除非是必須的，否則應(yīng)該避免使用split，split由于支持正則表達(dá)式，所以效率比較低
如果是頻繁的幾十，幾百萬的調(diào)用將會耗費(fèi)大量資源，如果確實(shí)需要頻繁的調(diào)用split，可以考慮使用apache的StringUtils.split(string,char)，頻繁split的可以緩存結(jié)果
「22. ArrayList & LinkedList」
一個是線性表，一個是鏈表，一句話，隨機(jī)查詢盡量使用ArrayList，ArrayList優(yōu)于LinkedList，LinkedList還要移動指針，添加刪除的操作LinkedList優(yōu)于ArrayList，ArrayList還要移動數(shù)據(jù)
不過這是理論性分析，事實(shí)未必如此，重要的是理解好2者得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對癥下藥。
「23. 盡量使用System.arraycopy ()代替通過來循環(huán)復(fù)制數(shù)組」
System.arraycopy() 要比通過循環(huán)來復(fù)制數(shù)組快的多。
「24. 盡量緩存經(jīng)常使用的對象」
盡可能將經(jīng)常使用的對象進(jìn)行緩存，可以使用數(shù)組，或HashMap的容器來進(jìn)行緩存，但這種方式可能導(dǎo)致系統(tǒng)占用過多的緩存，性能下降
推薦可以使用一些第三方的開源工具，如EhCache，Oscache進(jìn)行緩存，他們基本都實(shí)現(xiàn)了FIFO/FLU等緩存算法。
「25. 盡量避免非常大的內(nèi)存分配」
有時候問題不是由當(dāng)時的堆狀態(tài)造成的，而是因?yàn)榉峙涫≡斐傻摹７峙涞膬?nèi)存塊都必須是連續(xù)的，而隨著堆越來越滿，找到較大的連續(xù)塊越來越困難。
「26. 慎用異?！?/strong>
當(dāng)創(chuàng)建一個異常時，需要收集一個棧跟蹤(stack track)，這個棧跟蹤用于描述異常是在何處創(chuàng)建的。
構(gòu)建這些棧跟蹤時需要為運(yùn)行時棧做一份快照，正是這一部分開銷很大。
當(dāng)需要創(chuàng)建一個 Exception 時，JVM 不得不說：先別動，我想就您現(xiàn)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(yùn)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(chuàng)建一個 Exception ，就得付出代價(jià)，好在捕獲異常開銷不大，因此可以使用 try-catch 將核心內(nèi)容包起來。
從技術(shù)上講，你甚至可以隨意地拋出異常，而不用花費(fèi)很大的代價(jià)。招致性能損失的并不是 throw 操作——盡管在沒有預(yù)先創(chuàng)建異常的情況下就拋出異常是有點(diǎn)不尋常。
真正要花代價(jià)的是創(chuàng)建異常，幸運(yùn)的是，好的編程習(xí)慣已教會我們，不應(yīng)該不管三七二十一就拋出異常。異常是為異常的情況而設(shè)計(jì)的，使用時也應(yīng)該牢記這一原則。
「27. 盡量重用對象」
特別是String對象的使用中，出現(xiàn)字符串連接情況時應(yīng)使用StringBuffer代替，由于系統(tǒng)不僅要花時間生成對象，以后可能還需要花時間對這些對象進(jìn)行垃圾回收和處理。因此生成過多的對象將會給程序的性能帶來很大的影響。
「28. 不要重復(fù)初始化變量」
默認(rèn)情況下，調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)時，java會把變量初始化成確定的值，所有的對象被設(shè)置成null，整數(shù)變量設(shè)置成0，float和double變量設(shè)置成0.0，邏輯值設(shè)置成false。
當(dāng)一個類從另一個類派生時，這一點(diǎn)尤其應(yīng)該注意，因?yàn)橛胣ew關(guān)鍵字創(chuàng)建一個對象時，構(gòu)造函數(shù)鏈中的所有構(gòu)造函數(shù)都會被自動調(diào)用。
這里有個注意，給成員變量設(shè)置初始值但需要調(diào)用其他方法的時候，最好放在一個方法。比如initXXX()中，因?yàn)橹苯诱{(diào)用某方法賦值可能會因?yàn)轭惿形闯跏蓟鴴伩罩羔槷惓?，如：public int state = this.getState()。
「29」. 在java+Oracle的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中，java中內(nèi)嵌的SQL語言應(yīng)盡量使用大寫形式，以減少Oracle解析器的解析負(fù)擔(dān)。
「30」. 在java編程過程中，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫連接，I/O流操作，在使用完畢后，及時關(guān)閉以釋放資源。因?yàn)閷@些大對象的操作會造成系統(tǒng)大的開銷。
「31」. 過分的創(chuàng)建對象會消耗系統(tǒng)的大量內(nèi)存，嚴(yán)重時，會導(dǎo)致內(nèi)存泄漏
因此，保證過期的對象的及時回收具有重要意義。JVM的GC并非十分智能，因此建議在對象使用完畢后，手動設(shè)置成null。
「32. 在使用同步機(jī)制時，應(yīng)盡量使用方法同步代替代碼塊同步?！?/strong>
「33. 不要在循環(huán)中使用Try/Catch語句，應(yīng)把Try/Catch放在循環(huán)最外層」
Error是獲取系統(tǒng)錯誤的類，或者說是虛擬機(jī)錯誤的類。不是所有的錯誤Exception都能獲取到的，虛擬機(jī)報(bào)錯Exception就獲取不到，必須用Error獲取。
「34. 通過StringBuffer的構(gòu)造函數(shù)來設(shè)定它的初始化容量，可以明顯提升性能」
StringBuffer的默認(rèn)容量為16，當(dāng)StringBuffer的容量達(dá)到最大容量時，它會將自身容量增加到當(dāng)前的2倍+2，也就是2*n+2。
無論何時，只要StringBuffer到達(dá)它的最大容量，它就不得不創(chuàng)建一個新的對象數(shù)組，然后復(fù)制舊的對象數(shù)組，這會浪費(fèi)很多時間。
所以給StringBuffer設(shè)置一個合理的初始化容量值，是很有必要的！
「35. 合理使用java.util.Vector」
Vector與StringBuffer類似，每次擴(kuò)展容量時，所有現(xiàn)有元素都要賦值到新的存儲空間中。
Vector的默認(rèn)存儲能力為10個元素，擴(kuò)容加倍
vector.add(index,obj) 這個方法可以將元素obj插入到index位置，但index以及之后的元素依次都要向下移動一個位置（將其索引加 1）。除非必要，否則對性能不利。
同樣規(guī)則適用于remove(int index)方法，移除此向量中指定位置的元素。將所有后續(xù)元素左移（將其索引減 1）。返回此向量中移除的元素。
所以刪除vector最后一個元素要比刪除第1個元素開銷低很多。刪除所有元素最好用removeAllElements()方法。
如果要刪除vector里的一個元素可以使用 vector.remove(obj)；而不必自己檢索元素位置，再刪除，如int index = indexOf（obj）;vector.remove(index)。
「38. 不用new關(guān)鍵字創(chuàng)建對象的實(shí)例」
用new關(guān)鍵詞創(chuàng)建類的實(shí)例時，構(gòu)造函數(shù)鏈中的所有構(gòu)造函數(shù)都會被自動調(diào)用。
但如果一個對象實(shí)現(xiàn)了Cloneable接口，我們可以調(diào)用它的clone()方法。clone()方法不會調(diào)用任何類構(gòu)造函數(shù)。
下面是Factory模式的一個典型實(shí)現(xiàn)：
public?static?Credit?getNewCredit()?{
??return?new?Credit();
}
改進(jìn)后的代碼使用clone()方法：
private?static?Credit?BaseCredit?=?new?Credit();
public?static?Credit?getNewCredit()?{
??return?(Credit)BaseCredit.clone();
}
「39. 不要將數(shù)組聲明為：public static final」
「40. HaspMap的遍歷」：
Map?paraMap?=?new?HashMap();
for(Entry?entry?:?paraMap.entrySet())?{
??String?appFieldDefId?=?entry.getKey();
??String[]?values?=?entry.getValue();
}
利用散列值取出相應(yīng)的Entry做比較得到結(jié)果，取得entry的值之后直接取key和value。
「41. array(數(shù)組)和ArrayList的使用」
array 數(shù)組效率最高，但容量固定，無法動態(tài)改變，ArrayList容量可以動態(tài)增長，但犧牲了效率。
「42」. 單線程應(yīng)盡量使用 HashMap, ArrayList,除非必要，否則不推薦使用HashTable,Vector，它們使用了同步機(jī)制，而降低了性能。
「43」. StringBuffer,StringBuilder的區(qū)別在于：java.lang.StringBuffer 線程安全的可變字符序列。一個類似于String的字符串緩沖區(qū)，但不能修改。
StringBuilder與該類相比，通常應(yīng)該優(yōu)先使用StringBuilder類，因?yàn)樗С炙邢嗤牟僮鳎捎谒粓?zhí)行同步，所以速度更快。
為了獲得更好的性能，在構(gòu)造StringBuffer或StringBuilder時應(yīng)盡量指定她的容量。當(dāng)然如果不超過16個字符時就不用了。
相同情況下，使用StringBuilder比使用StringBuffer僅能獲得10%~15%的性能提升，但卻要冒多線程不安全的風(fēng)險(xiǎn)。綜合考慮還是建議使用StringBuffer。
「44. 盡量使用基本數(shù)據(jù)類型代替對象?！?/strong>
「45」. 使用具體類比使用接口效率高，但結(jié)構(gòu)彈性降低了，但現(xiàn)代IDE都可以解決這個問題。
「46」. 考慮使用靜態(tài)方法，如果你沒有必要去訪問對象的外部，那么就使你的方法成為靜態(tài)方法。它會被更快地調(diào)用，因?yàn)樗恍枰粋€虛擬函數(shù)導(dǎo)向表。
這同時也是一個很好的實(shí)踐，因?yàn)樗嬖V你如何區(qū)分方法的性質(zhì)，調(diào)用這個方法不會改變對象的狀態(tài)。
「47. 應(yīng)盡可能避免使用內(nèi)在的GET,SET方法?！?/strong>
「48.避免枚舉，浮點(diǎn)數(shù)的使用?！?/strong>
「以下舉幾個實(shí)用優(yōu)化的例子：」
「一、避免在循環(huán)條件中使用復(fù)雜表達(dá)式」
在不做編譯優(yōu)化的情況下，在循環(huán)中，循環(huán)條件會被反復(fù)計(jì)算，如果不使用復(fù)雜表達(dá)式，而使循環(huán)條件值不變的話，程序?qū)\(yùn)行的更快。
例子：
import?java.util.Vector;
class?CEL?{
??void?method?(Vector?vector)?{
??for?(int?i?=?0;?i???????//?Violation
????//?...
??}
}
更正：
class?CEL_fixed?{
??void?method?(Vector?vector)?{
??int?size?=?vector.size?();
??for?(int?i?=?0;?i?????//?...
??}
}
「二、為'Vectors' 和 'Hashtables'定義初始大小」
JVM為Vector擴(kuò)充大小的時候需要重新創(chuàng)建一個更大的數(shù)組，將原原先數(shù)組中的內(nèi)容復(fù)制過來，最后，原先的數(shù)組再被回收?？梢奦ector容量的擴(kuò)大是一個頗費(fèi)時間的事。
通常，默認(rèn)的10個元素大小是不夠的。你最好能準(zhǔn)確的估計(jì)你所需要的最佳大小。例子：
import?java.util.Vector;
public?class?DIC?{
??public?void?addObjects?(Object[]?o)?{
????//?if?length?>?10,?Vector?needs?to?expand
????for?(int?i?=?0;?i??????v.add(o);?//?capacity?before?it?can?add?more?elements.
????}
??}
??public?Vector?v?=?new?Vector();?//?no?initialCapacity.
}
更正：
自己設(shè)定初始大小。
public?Vector?v?=?new?Vector(20);
public?Hashtable?hash?=?new?Hashtable(10);
「三、在finally塊中關(guān)閉Stream」
程序中使用到的資源應(yīng)當(dāng)被釋放，以避免資源泄漏。這最好在finally塊中去做。不管程序執(zhí)行的結(jié)果如何，finally塊總是會執(zhí)行的，以確保資源的正確關(guān)閉。
「四、使用'System.arraycopy ()'代替通過來循環(huán)復(fù)制數(shù)組」
例子：
public?class?IRB?{
??void?method?()?{
????int[]?array1?=?new?int?[100];
????for?(int?i?=?0;?i???????array1?[i]?=?i;
????}
????int[]?array2?=?new?int?[100];
????for?(int?i?=?0;?i???????array2?[i]?=?array1?[i];?//?Violation
????}
??}
}
更正：
public?class?IRB?{
??void?method?()?{
????int[]?array1?=?new?int?[100];
????for?(int?i?=?0;?i???????array1?[i]?=?i;
????}
????int[]?array2?=?new?int?[100];
????System.arraycopy(array1,?0,?array2,?0,?100);
??}
}
「五、讓訪問實(shí)例內(nèi)變量的getter/setter方法變成”final”」
簡單的getter/setter方法應(yīng)該被置成final，這會告訴編譯器，這個方法不會被重載，所以，可以變成”inlined”,例子：
class?MAF?{
??public?void?setSize?(int?size)?{
????_size?=?size;
??}
??private?int?_size;
}
更正：
class?DAF_fixed?{
??final?public?void?setSize?(int?size)?{
????_size?=?size;
??}
??private?int?_size;
}
「六、對于常量字符串，用'String' 代替 'StringBuffer'」
常量字符串并不需要動態(tài)改變長度。
例子：
public?class?USC?{
??String?method?()?{
????StringBuffer?s?=?new?StringBuffer?("Hello");
????String?t?=?s?+?"World!";
????return?t;
??}
}
更正：把StringBuffer換成String，如果確定這個String不會再變的話，這將會減少運(yùn)行開銷提高性能。
「七、在字符串相加的時候，使用 ' ' 代替 " "，如果該字符串只有一個字符的話」
例子：
public?class?STR?{
??public?void?method(String?s)?{
????String?string?=?s?+?"d"?//?violation.
????string?=?"abc"?+?"d"?//?violation.
??}
}
更正：
將一個字符的字符串替換成' '
public?class?STR?{
??public?void?method(String?s)?{
????String?string?=?s?+?'d'
????string?=?"abc"?+?'d'
??}
}
以上僅是Java方面編程時的性能優(yōu)化，性能優(yōu)化大部分都是在時間、效率、代碼結(jié)構(gòu)層次等方面的權(quán)衡，各有利弊
不要把上面內(nèi)容當(dāng)成教條，或許有些對我們實(shí)際工作適用，有些不適用，還望根據(jù)實(shí)際工作場景進(jìn)行取舍，活學(xué)活用，變通為宜。
點(diǎn)贊和在看就是最大的支持??