分享幾個Java工作中實用的程式碼優化技巧

2022-04-21 13:00:21

1.類成員與方法的可見性最小化
2.使用位移操作替代乘除法
3.儘量減少對變數的重複計算
4.不要捕捉RuntimeException
5.使用區域性變數可避免在堆上分配
6.減少變數的作用範圍
7.懶載入策略
8.存取靜態變數直接使用類名
9.字串拼接使用StringBuilder
10.重寫物件的HashCode
11.HashMap等集合初始化
12.迴圈內建立物件參照
13.遍歷Map 使用 EntrySet 方法
14.不要在多執行緒下使用同一個 Random
15.自增推薦使用LongAddr
16.程式中要少用反射

1.類成員與方法的可見性最小化

舉例：如果是一個private的方法，想刪除就刪除

如果一個public的service方法，或者一個public的成員變數，刪除一下，不得思考很多。

2.使用位移操作替代乘除法

計算機是使用二進位制表示的，位移操作會極大地提高效能。

<< 左移相當於乘以 2；>> 右移相當於除以 2；

>>> 無符號右移相當於除以 2，但它會忽略符號位，空位都以 0 補齊。

a = val << 3;
b = val >> 1;

3.儘量減少對變數的重複計算

我們知道對方法的呼叫是有消耗的，包括建立棧幀、呼叫方法時保護現場，恢復現場等。

//反例
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
  System.out.println("result");
}
//正例
for (int i = 0, length = list.size(); i < length; i++) {
  System.out.println("result");
}

在list.size()很大的時候，就減少了很多的消耗。

4.不要捕捉RuntimeException

RuntimeException 不應該通過 catch 語句去捕捉，而應該使用編碼手段進行規避。

如下面的程式碼，list 可能會出現陣列越界異常。

是否越界是可以通過程式碼提前判斷的，而不是等到發生異常時去捕捉。

提前判斷這種方式，程式碼會更優雅，效率也更高。

public String test1(List<String> list, int index) {
    try {
        return list.get(index);
    } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
        return null;
    }
}
//正例
public String test2(List<String> list, int index) {
    if (index >= list.size() || index < 0) {
        return null;
    }
    return list.get(index);
}

5.使用區域性變數可避免在堆上分配

由於堆資源是多執行緒共用的，是垃圾回收器工作的主要區域，過多的物件會造成 GC 壓力，可以通過區域性變數的方式，將變數在棧上分配。這種方式變數會隨著方法執行的完畢而銷燬，能夠減輕 GC 的壓力。

6.減少變數的作用範圍

注意變數的作用範圍，儘量減少物件的建立。

如下面的程式碼，變數 s 每次進入方法都會建立，可以將它移動到 if 語句內部。

public void test(String str) {
    final int s = 100;
    if (!StringUtils.isEmpty(str)) {
        int result = s * s;
    }
}

7.懶載入策略

儘量採用懶載入的策略，在需要的時候才建立

String str = "月伴飛魚";
if (name == "公眾號") {
  list.add(str);
}
if (name == "公眾號") {
  String str = "月伴飛魚";
  list.add(str);
}

8.存取靜態變數直接使用類名

使用物件存取靜態變數，這種方式多了一步定址操作，需要先找到變數對應的類，再找到類對應的變數。

 // 反例
int i = objectA.staticMethod();
 // 正例
int i = ClassA.staticMethod();

9.字串拼接使用StringBuilder

字串拼接，使用 StringBuilder 或者 StringBuffer，不要使用 + 號。

//反例
public class StringTest {
    @Test
    public void testStringPlus() {
        String str = "111";
        str += "222";
        str += "333";
        System.out.println(str);
    }
}
//正例
public class TestMain {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder("111");
        sb.append("222");
        sb.append(333);
        System.out.println(sb.toString());
    }
}

10.重寫物件的HashCode

重寫物件的HashCode，不要簡單地返回固定值

有同學在開發重寫 HashCode 和 Equals 方法時，會把 HashCode 的值返回固定的 0，而這樣做是不恰當的

當這些物件存入 HashMap 時，效能就會非常低，因為 HashMap 是通過 HashCode 定位到 Hash 槽，有衝突的時候，才會使用連結串列或者紅黑樹組織節點，固定地返回 0，相當於把 Hash 定址功能無效了。

11.HashMap等集合初始化

HashMap等集合初始化的時候，指定初始值大小

這樣的物件有很多，比如 ArrayList，StringBuilder 等，通過指定初始值大小可減少擴容造成的效能損耗。

初始值大小計算：

12.迴圈內建立物件參照

迴圈內不要不斷建立物件參照

//反例
for (int i = 1; i <= size; i++) {
    Object obj = new Object();    
}
//正例
Object obj = null;
for (int i = 0; i <= size; i++) {
    obj = new Object();
}

第一種會導致記憶體中有size個Object物件參照存在，size很大的話，就耗費記憶體了

13.遍歷Map 使用 EntrySet 方法

使用 EntrySet 方法，可以直接返回 set 物件，直接拿來用即可；而使用 KeySet 方法，獲得的是key 的集合，需要再進行一次 get 操作，多了一個操作步驟，所以更推薦使用 EntrySet 方式遍歷 Map。

Set<Map.Entry<String, String>> entryseSet = nmap.entrySet();
for (Map.Entry<String, String> entry : entryseSet) {
    System.out.println(entry.getKey()+","+entry.getValue());
}

14.不要在多執行緒下使用同一個 Random

Random 類的 seed 會在並行存取的情況下發生競爭，造成效能降低，建議在多執行緒環境下使用 ThreadLocalRandom 類。

 public static void main(String[] args) {
        ThreadLocalRandom threadLocalRandom = ThreadLocalRandom.current();
        Thread thread1 = new Thread(()->{
            for (int i=0;i<10;i++){
                System.out.println("Thread1:"+threadLocalRandom.nextInt(10));
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(()->{
            for (int i=0;i<10;i++){
                System.out.println("Thread2:"+threadLocalRandom.nextInt(10));
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
    }

15.自增推薦使用LongAddr

自增運算可以通過 synchronized 和 volatile 的組合來控制執行緒安全，或者也可以使用原子類（比如 AtomicLong）。

後者的速度比前者要高一些，AtomicLong 使用 CAS 進行比較替換，線上程多的情況下會造成過多無效自旋，可以使用 LongAdder 替換 AtomicLong 進行進一步的效能提升。

public class Test {
    public int longAdderTest(Blackhole blackhole) throws InterruptedException {
        LongAdder longAdder = new LongAdder();
        for (int i = 0; i < 1024; i++) {
            longAdder.add(1);
        }
        return longAdder.intValue();
    }
}