提高Java编程性能技巧汇总

1.尽量在合适的场合使用单例

使用单例可以减轻加载的负担，缩短加载的时间，提高加载的效率，但并不是所有地方都适用于单例，简单来说，单例主要适用于以下三个方面

第一，控制资源的使用，通过线程同步来控制资源的并发访问

第二，控制实例的产生，以达到节约资源的目的

第三，控制数据共享，在不建立直接关联的条件下，让多个不相关的进程或线程之间实现通信

2.尽量避免随意使用静态变量

要知道，当某个对象被定义为stataic变量所引用，那么gc通常是不会回收这个对象所占有的内存，如

public class A{

static B b = new B();

}

此时静态变量b的生命周期与A类同步，如果A类不会卸载，那么b对象会常驻内存，直到程序终止。

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3.尽量避免过多过常的创建java对象

尽量避免在经常调用的方法，循环中new对象，由于系统不仅要花费时间来创建对象，而且还要花时间对这些对象进行垃圾回收和处理，在我们可以控制的范围内，最

大限度的重用对象，最好能用基本的数据类型或数组来替代对象。

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4.尽量使用final修饰符

带有final修饰符的类是不可派生的。在Java核心API中，有许多应用final的例子，例如java.lang.String。为String类指 定final防止了使用者覆盖length()方法。另外，如果一个类是final的，则该类所有方法都是final的。java编译器会寻找机会内联 (inline)所有的final方法(这和具体的编译器实现有关)。此举能够使性能平均提高50%。

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5.尽量使用局部变量

调用方法时传递的参数以及在调用中创建的临时变量都保存在栈(Stack)中，速度较快。其他变量，如静态变量，实例变量等，都在堆(Heap)中创建，速度较慢。

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6.尽量处理好包装类型和基本类型两者的使用场所

虽然包装类型和基本类型在使用过程中是可以相互转换，但它们两者所产生的内存区域是完全不同的，基本类型数据产生和处理都在栈中处理，包装类型是对象，是在堆中产生实例。

在集合类对象，有对象方面需要的处理适用包装类型，其他的处理提倡使用基本类型。

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7.慎用synchronized，尽量减小synchronize的方法

都知道，实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。synchronize方法被调用时，直接会把当前对象锁 了，在方法执行完之前其他线程无法调用当前对象的其他方法。所以synchronize的方法尽量小，并且应尽量使用方法同步代替代码块同步。

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8.尽量使用StringBuilder和StringBuffer进行字符串连接

这个就不多讲了

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9.尽量不要使用finalize方法

实际上，将资源清理放在finalize方法中完成是非常不好的选择，由于GC的工作量很大，尤其是回收Young代内存时，大都会引起应用程序暂停，所以再选择使用finalize方法进行资源清理，会导致GC负担更大，程序运行效率更差。

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10.尽量使用基本数据类型代替对象

String str = "hello";

上面这种方式会创建一个“hello”字符串，而且JVM的字符缓存池还会缓存这个字符串；

String str = new String("hello");

此时程序除创建字符串外，str所引用的String对象底层还包含一个char[]数组，这个char[]数组依次存放了h,e,l,l,o

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11.单线程应尽量使用HashMap, ArrayList

HashTable,Vector等使用了同步机制，降低了性能。

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12.尽量合理的创建HashMap

当你要创建一个比较大的hashMap时，充分利用另一个构造函数

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

避免HashMap多次进行了hash重构,扩容是一件很耗费性能的事，在默认中initialCapacity只有16，而loadFactor是 0.75，需要多大的容量，你最好能准确的估计你所需要的最佳大小，同样的Hashtable，Vectors也是一样的道理。

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13.尽量减少对变量的重复计算

如

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

应该改为

for(int i=0,len=list.size();i<len;i++)

并且在循环中应该避免使用复杂的表达式，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。

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14.尽量避免不必要的创建

如

A a = new A();

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

应该改为

if(i==1){

A a = new A();

list.add(a);}

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15.尽量在finally块中释放资源

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。

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16.尽量使用移位来代替'a/b'的操作

"/"是一个代价很高的操作，使用移位的操作将会更快和更有效

如

int num = a / 4;

int num = a / 8;

应该改为

int num = a >> 2;

int num = a >> 3;

但注意的是使用移位应添加注释，因为移位操作不直观，比较难理解

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17.尽量使用移位来代替'a*b'的操作

同样的，对于'*'操作，使用移位的操作将会更快和更有效

如

int num = a * 4;

int num = a * 8;

应该改为

int num = a << 2;

int num = a << 3;

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18.尽量确定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。

如：StringBuffer buffer = new StringBuffer(1000);

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19.尽量早释放无用对象的引用

大部分时，方法局部引用变量所引用的对象会随着方法结束而变成垃圾，因此，大部分时候程序无需将局部，引用变量显式设为null。

例如：

Public void test(){

Object obj = new Object();

……

Obj=null;

}

上面这个就没必要了，随着方法test()的执行完成，程序中obj引用变量的作用域就结束了。但是如果是改成下面：

Public void test(){

Object obj = new Object();

……

Obj=null;

//执行耗时，耗内存操作；或调用耗时，耗内存的方法

……

}

这时候就有必要将obj赋值为null，可以尽早的释放对Object对象的引用。

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20.尽量避免使用二维数组

二维数据占用的内存空间比一维数组多得多，大概10倍以上。

21、避免使用正则表达式

正则表达式给人的印象是快捷简便。但是在 N.O.P.E 分支中使用正则表达式将是最糟糕的决定。如果万不得已非要在计算密集型代码中使用正则表达式的话，至少要将 Pattern 缓存下来，避免反复编译Pattern。

static final Pattern HEAVY_REGEX =

Pattern.compile("(((X)*Y)*Z)*");

如果仅使用到了如下这样简单的正则表达式的话：

String[] parts = ipAddress.split("\\.");

这是最好还是用普通的 char[] 数组或者是基于索引的操作。比如下面这段可读性比较差的代码其实起到了相同的作用。

int length = ipAddress.length();

int offset = 0;

int part = 0;

for (int i = 0; i < length; i++) {

if (i == length - 1 ||

ipAddress.charAt(i + 1) == '.') {

parts[part] =

ipAddress.substring(offset, i + 1);

part++;

offset = i + 2;

}

}

上面的代码同时表明了过早的优化是没有意义的。虽然与 split() 方法相比较，这段代码的可维护性比较差。

22、不要使用iterator()方法

这条建议不适用于一般的场合，仅适用于在 N.O.P.E 分支深处的场景。尽管如此也应该有所了解。Java 5格式的循环写法非常的方便，以至于我们可以忘记内部的循环方法，比如：

for (String value : strings) {

// Do something useful here

}

当每次代码运行到这个循环时，如果 strings 变量是一个 Iterable 的话，代码将会自动创建一个Iterator 的实例。如果使用的是 ArrayList 的话，虚拟机会自动在堆上为对象分配3个整数类型大小的内存。

private class Itr implements Iterator {

int cursor;

int lastRet = -1;

int expectedModCount = modCount;

// ...

也可以用下面等价的循环方式来替代上面的 for 循环，仅仅是在栈上“浪费”了区区一个整形，相当划算。

int size = strings.size();

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

String value : strings.get(i);

// Do something useful here

}

如果循环中字符串的值是不怎么变化，也可用数组来实现循环。

for (String value : stringArray) {

// Do something useful here

}

23、不要调用高开销方法

有些方法的开销很大。以 N.O.P.E 分支为例，我们没有提到叶子的相关方法，不过这个可以有。假设我们的JDBC驱动需要排除万难去计算 ResultSet.wasNull() 方法的返回值。我们自己实现的SQL框架可能像下面这样：

if (type == Integer.class) {

result = (T) wasNull(rs,

Integer.valueOf(rs.getInt(index)));

}

// And then...

static final T wasNull(ResultSet rs, T value)

throws SQLException {

return rs.wasNull() ? null : value;

}

在上面的逻辑中，每次从结果集中取得 int 值时都要调用 ResultSet.wasNull() 方法，但是 getInt() 的方法定义为：

返回类型：变量值；如果SQL查询结果为NULL，则返回0。

所以一个简单有效的改善方法如下：

static final T wasNull(

ResultSet rs, T value

)

throws SQLException {

return (value == null ||

(value.intValue() == 0 && rs.wasNull()))

? null : value;

}

这是轻而易举的事情。

24.尽量避免使用split

除非是必须的，否则应该避免使用split，split由于支持正则表达式，所以效率比较低，如果是频繁的几十，几百万的调用将会耗费大量资源，如果确实需 要频繁的调用split，可以考虑使用apache的StringUtils.split(string,char)，频繁split的可以缓存结果。

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25.ArrayList & LinkedList

一个是线性表，一个是链表，一句话，随机查询尽量使用ArrayList，ArrayList优于LinkedList，LinkedList还要移动指 针，添加删除的操作LinkedList优于ArrayList，ArrayList还要移动数据，不过这是理论性分析，事实未必如此，重要的是理解好2 者得数据结构，对症下药。

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26.尽量使用System.arraycopy ()代替通过来循环复制数组

System.arraycopy() 要比通过循环来复制数组快的多

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27.尽量缓存经常使用的对象

尽可能将经常使用的对象进行缓存，可以使用数组，或HashMap的容器来进行缓存，但这种方式可能导致系统占用过多的缓存，性能下降，推荐可以使用一些第三方的开源工具，如EhCache，Oscache进行缓存，他们基本都实现了FIFO/FLU等缓存算法。

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28.尽量避免非常大的内存分配

有时候问题不是由当时的堆状态造成的，而是因为分配失败造成的。分配的内存块都必须是连续的，而随着堆越来越满，找到较大的连续块越来越困难。

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29.慎用异常

当创建一个异常时，需要收集一个栈跟踪(stack track)，这个栈跟踪用于描述异常是在何处创建的。构建这些栈跟踪时需要为运行时栈做一份快照，正是这一部分开销很大。当需要创建一个 Exception 时，JVM 不得不说：先别动，我想就您现在的样子存一份快照，所以暂时停止入栈和出栈操作。栈跟踪不只包含运行时栈中的一两个元素，而是包含这个栈中的每一个元素。

如果您创建一个 Exception ，就得付出代价。好在捕获异常开销不大，因此可以使用 try-catch 将核心内容包起来。从技术上讲，您甚至可以随意地抛出异常，而不用花费很大的代价。招致性能损失的并不是 throw 操作——尽管在没有预先创建异常的情况下就抛出异常是有点不寻常。真正要花代价的是创建异常。幸运的是，好的编程习惯已教会我们，不应该不管三七二十一就 抛出异常。异常是为异常的情况而设计的，使用时也应该牢记这一原则。

30、使用原始类型和栈

上面介绍了来自 jOOQ的例子中使用了大量的泛型，导致的结果是使用了 byte、 short、 int 和 long 的包装类。但至少泛型在Java 10或者Valhalla项目中被专门化之前，不应该成为代码的限制。因为可以通过下面的方法来进行替换：

//存储在堆上

Integer i = 817598;

……如果这样写的话：

// 存储在栈上

int i = 817598;

在使用数组时情况可能会变得更加糟糕：

//在堆上生成了三个对象

Integer[] i = { 1337, 424242 };

……如果这样写的话：

// 仅在堆上生成了一个对象

int[] i = { 1337, 424242 };

小结

当我们处于 N.O.P.E. 分支的深处时，应该极力避免使用包装类。这样做的坏处是给GC带来了很大的压力。GC将会为清除包装类生成的对象而忙得不可开交。

所以一个有效的优化方法是使用基本数据类型、定长数组，并用一系列分割变量来标识对象在数组中所处的位置。

遵循LGPL协议的 trove4j 是一个Java集合类库，它为我们提供了优于整形数组 int[] 更好的性能实现。

例外

下面的情况对这条规则例外：因为 boolean 和 byte 类型不足以让JDK为其提供缓存方法。我们可以这样写：

Boolean a1 = true; // ... syntax sugar for:

Boolean a2 = Boolean.valueOf(true);

Byte b1 = (byte) 123; // ... syntax sugar for:

Byte b2 = Byte.valueOf((byte) 123);

其它整数基本类型也有类似情况，比如 char、short、int、long。

不要在调用构造方法时将这些整型基本类型自动装箱或者调用 TheType.valueOf() 方法。

也不要在包装类上调用构造方法，除非你想得到一个不在堆上创建的实例。这样做的好处是为你为同事献上一个巨坑的愚人节笑话。

非堆存储

当然了，如果你还想体验下堆外函数库的话，尽管这可能参杂着不少战略决策，而并非最乐观的本地方案。一篇由Peter Lawrey和 Ben Cotton撰写的关于非堆存储的很有意思文章请点击： OpenJDK与HashMap——让老手安全地掌握（非堆存储！）新技巧。

31、避免递归

现在，类似Scala这样的函数式编程语言都鼓励使用递归。因为递归通常意味着能分解到单独个体优化的尾递归（tail-recursing）。如果你使用的编程语言能够支持那是再好不过。不过即使如此，也要注意对算法的细微调整将会使尾递归变为普通递归。

希望编译器能自动探测到这一点，否则本来我们将为只需使用几个本地变量就能搞定的事情而白白浪费大量的堆栈框架（stack frames）。

小结

这节中没什么好说的，除了在 N.O.P.E 分支尽量使用迭代来代替递归。

32、使用entrySet()

当我们想遍历一个用键值对形式保存的 Map 时，必须要为下面的代码找到一个很好的理由：

for (K key : map.keySet()) {

V value : map.get(key);

}

更不用说下面的写法：

for (Entry entry : map.entrySet()) {

K key = entry.getKey();

V value = entry.getValue();

}

在我们使用 N.O.P.E. 分支应该慎用map。因为很多看似时间复杂度为 O(1) 的访问操作其实是由一系列的操作组成的。而且访问本身也不是免费的。至少，如果不得不使用map的话，那么要用 entrySet() 方法去迭代！这样的话，我们要访问的就仅仅是Map.Entry的实例。

小结

在需要迭代键值对形式的Map时一定要用 entrySet() 方法。

33、使用EnumSet或EnumMap

在某些情况下，比如在使用配置map时，我们可能会预先知道保存在map中键值。如果这个键值非常小，我们就应该考虑使用 EnumSet 或 EnumMap，而并非使用我们常用的 HashSet 或 HashMap。下面的代码给出了很清楚的解释：

private transient Object[] vals;

public V put(K key, V value) {

// ...

int index = key.ordinal();

vals[index] = maskNull(value);

// ...

}

上段代码的关键实现在于，我们用数组代替了哈希表。尤其是向map中插入新值时，所要做的仅仅是获得一个由编译器为每个枚举类型生成的常量序列号。如果有一个全局的map配置（例如只有一个实例），在增加访问速度的压力下，EnumMap 会获得比 HashMap 更加杰出的表现。原因在于 EnumMap 使用的堆内存比 HashMap 要少 一位（bit），而且 HashMap 要在每个键值上都要调用 hashCode() 方法和 equals() 方法。

小结

Enum 和 EnumMap 是亲密的小伙伴。在我们用到类似枚举（enum-like）结构的键值时，就应该考虑将这些键值用声明为枚举类型，并将之作为 EnumMap 键。

34、优化自定义hasCode()方法和equals()方法

在不能使用EnumMap的情况下，至少也要优化 hashCode() 和 equals() 方法。一个好的 hashCode() 方法是很有必要的，因为它能防止对高开销 equals() 方法多余的调用。

在每个类的继承结构中，需要容易接受的简单对象。让我们看一下jOOQ的 org.jooq.Table 是如何实现的？

最简单、快速的 hashCode() 实现方法如下：

// AbstractTable一个通用Table的基础实现：

@Override

public int hashCode() {

// [#1938] 与标准的QueryParts相比，这是一个更加高效的hashCode()实现

return name.hashCode();

}

name即为表名。我们甚至不需要考虑schema或者其它表属性，因为表名在数据库中通常是唯一的。并且变量 name 是一个字符串，它本身早就已经缓存了一个 hashCode() 值。

这段代码中注释十分重要，因继承自 AbstractQueryPart 的 AbstractTable 是任意抽象语法树元素的基本实现。普通抽象语法树元素并没有任何属性，所以不能对优化 hashCode() 方法实现抱有任何幻想。覆盖后的 hashCode() 方法如下：

// AbstractQueryPart一个通用抽象语法树基础实现：

@Override

public int hashCode() {

// 这是一个可工作的默认实现。

// 具体实现的子类应当覆盖此方法以提高性能。

return create().renderInlined(this).hashCode();

}

换句话说，要触发整个SQL渲染工作流程（rendering workflow）来计算一个普通抽象语法树元素的hash代码。

equals() 方法则更加有趣：

// AbstractTable通用表的基础实现：

@Override

public boolean equals(Object that) {

if (this == that) {

return true;

}

// [#2144] 在调用高开销的AbstractQueryPart.equals()方法前，

// 可以及早知道对象是否不相等。

if (that instanceof AbstractTable) {

if (StringUtils.equals(name,

(((AbstractTable ) that).name))) {

return super.equals(that);

}

return false;

}

return false;

}

首先，不要过早使用 equals() 方法（不仅在N.O.P.E.中），如果：

this == argument

this“不兼容：参数

注意：如果我们过早使用 instanceof 来检验兼容类型的话，后面的条件其实包含了argument == null。我在以前的博客中已经对这一点进行了说明，请参考10个精妙的Java编码最佳实践。

在我们对以上几种情况的比较结束后，应该能得出部分结论。比如jOOQ的 Table.equals() 方法说明是，用来比较两张表是否相同。不论具体实现类型如何，它们必须要有相同的字段名。比如下面两个元素是不可能相同的：

com.example.generated.Tables.MY_TABLE

DSL.tableByName(“MY_OTHER_TABLE”)

如果我们能方便地判断传入参数是否等于实例本身（this），就可以在返回结果为 false 的情况下放弃操作。如果返回结果为 true，我们还可以进一步对父类（super）实现进行判断。在比较过的大多数对象都不等的情况下，我们可以尽早结束方法来节省CPU的执行时间。

一些对象的相似度比其它对象更高。

在jOOQ中，大多数的表实例是由jOOQ的代码生成器生成的，这些实例的 equals() 方法都经过了深度优化。而数十种其它的表类型（衍生表 （derived tables）、表值函数（table-valued functions）、数组表（array tables）、连接表（joined tables）、数据透视表（pivot tables）、公用表表达式（common table expressions）等，则保持 equals() 方法的基本实现。

35、考虑使用set而并非单个元素

最后，还有一种情况可以适用于所有语言而并非仅仅同Java有关。除此以外，我们以前研究的 N.O.P.E. 分支也会对了解从 O(N3) 到 O(n log n)有所帮助。

不幸的是，很多程序员的用简单的、本地算法来考虑问题。他们习惯按部就班地解决问题。这是命令式（imperative）的“是/或”形式的函数式编程风格。这种编程风格在由纯粹命令式编程向面对象式编程向函数式编程转换时，很容易将“更大的场景（bigger picture）”模型化，但是这些风格都缺少了只有在SQL和R语言中存在的：

声明式编程。

在SQL中，我们可以在不考虑算法影响下声明要求数据库得到的效果。数据库可以根据数据类型，比如约束（constraints）、键（key）、索引（indexes）等不同来采取最佳的算法。

在理论上，我们最初在SQL和关系演算（relational calculus）后就有了基本的想法。在实践中，SQL的供应商们在过去的几十年中已经实现了基于开销的高效优化器CBOs (Cost-Based Optimisers) 。然后到了2010版，我们才终于将SQL的所有潜力全部挖掘出来。

但是我们还不需要用set方式来实现SQL。所有的语言和库都支持Sets、collections、bags、lists。使用set的主要好处是能使我们的代码变的简洁明了。比如下面的写法：

SomeSet INTERSECT SomeOtherSet

而不是

// Java 8以前的写法

Set result = new HashSet();

for (Object candidate : someSet)

if (someOtherSet.contains(candidate))

result.add(candidate);

// 即使采用Java 8也没有很大帮助

someSet.stream()

.filter(someOtherSet::contains)

.collect(Collectors.toSet());

有些人可能会对函数式编程和Java 8能帮助我们写出更加简单、简洁的算法持有不同的意见。但这种看法不一定是对的。我们可以把命令式的Java 7循环转换成Java 8的Stream collection，但是我们还是采用了相同的算法。但SQL风格的表达式则是不同的：

SomeSet INTERSECT SomeOtherSet

上面的代码在不同的引擎上可以有1000种不同的实现。我们今天所研究的是，在调用 INTERSECT 操作之前，更加智能地将两个set自动的转化为 EnumSet 。甚至我们可以在不需要调用底层的 Stream.parallel() 方法的情况下进行并行 INTERSECT 操作。

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