Java性能

Java性能
(来源：java编程思想)
“本附录由Joe Sharp投稿，
Java语言特别强调准确性，但可靠的行为要以性能作为代价。这一特点反映在自动收集垃圾、严格的运行期检查、完整的字节码检查以及保守的运行期同步等等方面。对一个解释型的虚拟机来说，由于目前有大量平台可供挑选，所以进一步阻碍了性能的发挥。
“先做完它，再逐步完善。幸好需要改进的地方通常不会太多。”（Steve McConnell的《About performance》[16]）
本附录的宗旨就是指导大家寻找和优化“需要完善的那一部分”。

D.1 基本方法
只有正确和完整地检测了程序后，再可着手解决性能方面的问题：
(1) 在现实环境中检测程序的性能。若符合要求，则目标达到。若不符合，则转到下一步。
(2) 寻找最致命的性能瓶颈。这也许要求一定的技巧，但所有努力都不会白费。如简单地猜测瓶颈所在，并试图进行优化，那么可能是白花时间。
(3) 运用本附录介绍的提速技术，然后返回步骤1。

为使努力不至白费，瓶颈的定位是至关重要的一环。Donald Knuth[9]曾改进过一个程序，那个程序把50％的时间都花在约4％的代码量上。在仅一个工作小时里，他修改了几行代码，使程序的执行速度倍增。此时，若将时间继续投入到剩余代码的修改上，那么只会得不偿失。Knuth在编程界有一句名言：“过早的优化是一切麻烦的根源”（Premature optimization is the root of all evil）。最明智的做法是抑制过早优化的冲动，因为那样做可能遗漏多种有用的编程技术，造成代码更难理解和操控，并需更大的精力进行维护。

D.2 寻找瓶颈
为找出最影响程序性能的瓶颈，可采取下述几种方法：

D.2.1 安插自己的测试代码
插入下述“显式”计时代码，对程序进行评测：

long start = System.currentTimeMillis();
// 要计时的运算代码放在这儿
long time = System.currentTimeMillis() - start;

利用System.out.println()，让一种不常用到的方法将累积时间打印到控制台窗口。由于一旦出错，编译器会将其忽略，所以可用一个“静态最终布尔值”（Static final boolean）打开或关闭计时，使代码能放心留在最终发行的程序里，这样任何时候都可以拿来应急。尽管还可以选用更复杂的评测手段，但若仅仅为了量度一个特定任务的执行时间，这无疑是最简便的方法。
System.currentTimeMillis()返回的时间以千分之一秒（1毫秒）为单位。然而，有些系统的时间精度低于1毫秒（如Windows PC），所以需要重复n次，再将总时间除以n，获得准确的时间。

D.2.2 JDK性能评测[2]
JDK配套提供了一个内建的评测程序，能跟踪花在每个例程上的时间，并将评测结果写入一个文件。不幸的是，JDK评测器并不稳定。它在JDK 1.1.1中能正常工作，但在后续版本中却非常不稳定。
为运行评测程序，请在调用Java解释器的未优化版本时加上-prof选项。例如：
java_g -prof myClass
或加上一个程序片（Applet）：
java_g -prof sun.applet.AppletViewer applet.html
理解评测程序的输出信息并不容易。事实上，在JDK 1.0中，它居然将方法名称截短为30字符。所以可能无法区分出某些方法。然而，若您用的平台确实能支持-prof选项，那么可试试Vladimir Bulatov的“HyperPorf”[3]或者Greg White的“ProfileViewer”来解释一下结果。

D.2.3 特殊工具
如果想随时跟上性能优化工具的潮流，最好的方法就是作一些Web站点的常客。比如由Jonathan Hardwick制作的“Tools for Optimizing Java”（Java优化工具）网站：
http://www.cs.cmu.edu/~jch/java/tools.html

D.2.4 性能评测的技巧
■由于评测时要用到系统时钟，所以当时不要运行其他任何进程或应用程序，以免影响测试结果。
■如对自己的程序进行了修改，并试图（至少在开发平台上）改善它的性能，那么在修改前后应分别测试一下代码的执行时间。
■尽量在完全一致的环境中进行每一次时间测试。
■如果可能，应设计一个不依赖任何用户输入的测试，避免用户的不同反应导致结果出现误差。

D.3 提速方法
现在，关键的性能瓶颈应已隔离出来。接下来，可对其应用两种类型的优化：常规手段以及依赖Java语言。

D.3.1 常规手段
通常，一个有效的提速方法是用更现实的方式重新定义程序。例如，在《Programming Pearls》（编程拾贝）一书中[14]，Bentley利用了一段小说数据描写，它可以生成速度非常快、而且非常精简的拼写检查器，从而介绍了Doug McIlroy对英语语言的表述。除此以外，与其他方法相比，更好的算法也许能带来更大的性能提升——特别是在数据集的尺寸越来越大的时候。欲了解这些常规手段的详情，请参考本附录末尾的“一般书籍”清单。

D.3.2 依赖语言的方法
为进行客观的分析，最好明确掌握各种运算的执行时间。这样一来，得到的结果可独立于当前使用的计算机——通过除以花在本地赋值上的时间，最后得到的就是“标准时间”。

运算 示例 标准时间

本地赋值 i=n; 1.0
实例赋值 this.i=n; 1.2
int增值 i++; 1.5
byte增值 b++; 2.0
short增值 s++; 2.0
float增值 f++; 2.0
double增值 d++; 2.0
空循环 while(true) n++; 2.0
三元表达式 (x<0) ?-x : x 2.2
算术调用 Math.abs(x); 2.5
数组赋值 a[0] = n; 2.7
long增值 l++; 3.5
方法调用 funct(); 5.9
throw或catch异常 try{ throw e; }或catch(e){} 320
同步方法调用 synchMehod(); 570
新建对象 new Object(); 980
新建数组 new int[10]; 3100

通过自己的系统（如我的Pentium 200 Pro，Netscape 3及JDK 1.1.5），这些相对时间向大家揭示出：新建对象和数组会造成最沉重的开销，同步会造成比较沉重的开销，而一次不同步的方法调用会造成适度的开销。参考资源[5]和[6]为大家总结了测量用程序片的Web地址，可到自己的机器上运行它们。

1. 常规修改
下面是加快Java程序关键部分执行速度的一些常规操作建议（注意对比修改前后的测试结果）。

将... 修改成... 理由

接口 抽象类（只需一个父时） 接口的多个继承会妨碍性能的优化
非本地或数组循环变量 本地循环变量 根据前表的耗时比较，一次实例整数赋值的时间是本地整数赋值时间的1.2倍，但数组赋值的时间是本地整数赋值的2.7倍
链接列表（固定尺寸） 保存丢弃的链接项目，或将列表替换成一个循环数组（大致知道尺寸） 每新建一个对象，都相当于本地赋值980次。参考“重复利用对象”（下一节）、Van Wyk[12] p.87以及Bentley[15] p.81
x/2（或2的任意次幂） X>>2（或2的任意次幂） 使用更快的硬件指令

D.3.3 特殊情况
■字串的开销：字串连接运算符+看似简单，但实际需要消耗大量系统资源。编译器可高效地连接字串，但变量字串却要求可观的处理器时间。例如，假设s和t是字串变量：
System.out.println("heading" + s + "trailer" + t);
上述语句要求新建一个StringBuffer（字串缓冲），追加自变量，然后用toString()将结果转换回一个字串。因此，无论磁盘空间还是处理器时间，都会受到严重消耗。若准备追加多个字串，则可考虑直接使用一个字串缓冲——特别是能在一个循环里重复利用它的时候。通过在每次循环里禁止新建一个字串缓冲，可节省980单位的对象创建时间（如前所述）。利用substring()以及其他字串方法，可进一步地改善性能。如果可行，字符数组的速度甚至能够更快。也要注意由于同步的关系，所以StringTokenizer会造成较大的开销。
■同步：在JDK解释器中，调用同步方法通常会比调用不同步方法慢10倍。经JIT编译器处理后，这一性能上的差距提升到50到100倍（注意前表总结的时间显示出要慢97倍）。所以要尽可能避免使用同步方法——若不能避免，方法的同步也要比代码块的同步稍快一些。
■重复利用对象：要花很长的时间来新建一个对象（根据前表总结的时间，对象的新建时间是赋值时间的980倍，而新建一个小数组的时间是赋值时间的3100倍）。因此，最明智的做法是保存和更新老对象的字段，而不是创建一个新对象。例如，不要在自己的paint()方法中新建一个Font对象。相反，应将其声明成实例对象，再初始化一次。在这以后，可在paint()里需要的时候随时进行更新。参见Bentley编著的《编程拾贝》，p.81[15]。
■异常：只有在不正常的情况下，才应放弃异常处理模块。什么才叫“不正常”呢？这通常是指程序遇到了问题，而这一般是不愿见到的，所以性能不再成为优先考虑的目标。进行优化时，将小的“try-catch”块合并到一起。由于这些块将代码分割成小的、各自独立的片断，所以会妨碍编译器进行优化。另一方面，若过份热衷于删除异常处理模块，也可能造成代码健壮程度的下降。
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
■散列处理：首先，Java 1.0和1.1的标准“散列表”（Hashtable）类需要造型以及特别消耗系统资源的同步处理（570单位的赋值时间）。其次，早期的JDK库不能自动决定最佳的表格尺寸。最后，散列函数应针对实际使用项（Key）的特征设计。考虑到所有这些原因，我们可特别设计一个散列类，令其与特定的应用程序配合，从而改善常规散列表的性能。注意Java 1.2集合库的散列映射（HashMap）具有更大的灵活性，而且不会自动同步。
■方法内嵌：只有在方法属于final（最终）、private（专用）或static（静态）的情况下，Java编译器才能内嵌这个方法。而且某些情况下，还要求它绝对不可以有局部变量。若代码花大量时间调用一个不含上述任何属性的方法，那么请考虑为其编写一个“final”版本。
■I/O：应尽可能使用缓冲。否则，最终也许就是一次仅输入／输出一个字节的恶果。注意JDK 1.0的I/O类采用了大量同步措施，所以若使用象readFully()这样的一个“大批量”调用，然后由自己解释数据，就可获得更佳的性能。也要注意Java 1.1的“reader”和“writer”类已针对性能进行了优化。
■造型和实例：造型会耗去2到200个单位的赋值时间。开销更大的甚至要求上溯继承（遗传）结构。其他高代价的操作会损失和恢复更低层结构的能力。
■图形：利用剪切技术，减少在repaint()中的工作量；倍增缓冲区，提高接收速度；同时利用图形压缩技术，缩短下载时间。来自JavaWorld的“Java Applets”以及来自Sun的“Performing Animation”是两个很好的教程。请记着使用最贴切的命令。例如，为根据一系列点画一个多边形，和drawLine()相比，drawPolygon()的速度要快得多。如必须画一条单像素粗细的直线，drawLine(x,y,x,y)的速度比fillRect(x,y,1,1)快。
■使用API类：尽量使用来自Java API的类，因为它们本身已针对机器的性能进行了优化。这是用Java难于达到的。比如在复制任意长度的一个数组时，arraryCopy()比使用循环的速度快得多。
■替换API类：有些时候，API类提供了比我们希望更多的功能，相应的执行时间也会增加。因此，可定做特别的版本，让它做更少的事情，但可更快地运行。例如，假定一个应用程序需要一个容器来保存大量数组。为加快执行速度，可将原来的Vector（矢量）替换成更快的动态对象数组。

1. 其他建议
■将重复的常数计算移至关键循环之外——比如计算固定长度缓冲区的buffer.length。
■static final（静态最终）常数有助于编译器优化程序。
■实现固定长度的循环。
■使用javac的优化选项：-O。它通过内嵌static，final以及private方法，从而优化编译过的代码。注意类的长度可能会增加（只对JDK 1.1而言——更早的版本也许不能执行字节查证）。新型的“Just-in-time”（JIT）编译器会动态加速代码。
■尽可能地将计数减至0——这使用了一个特殊的JVM字节码。


@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@


Java在九十年代中期出现以后，在赢得赞叹的同时，也引来了一些批评。赢得的赞叹主要是Java的跨平台的操作性，即所谓的”Write Once,Run Anywhere”.但由于Java的性能和运行效率同C相比，仍然有很大的差距，从而引来了很多的批评。
对于服务器端的应用程序，由于不大涉及到界面设计和程序的频繁重启，Java的性能问题看似不大明显，从而一些Java的技术，如JSP,Servlet,EJB等在服务器端编程方面得到了很大的应用，但实际上，Java的性能问题在服务器端依然存在。下面我将分四个方面来讨论Java的性能和执行效率以及提高Java性能的一些方法。
一．关于性能的基本知识
1．性能的定义
在我们讨论怎样提高Java的性能之前，我们需要明白“性能“的真正含义。我们一般定义如下五个方面作为评判性能的标准。
1） 运算的性能----哪一个算法的执行性能最好
2） 内存的分配----程序需要分配多少内存，运行时的效率和性能最高。
3） 启动的时间----程序启动需要多少时间。
4） 程序的可伸缩性-----程序在用户负载过重的情况下的表现。
5） 性能的认识------用户怎样才能认识到程序的性能。
对于不同的应用程序，对性能的要求也不同。例如，大部分的应用程序在启动时需要较长的时间，从而对启动时间的要求有所降低；服务器端的应用程序通常都分配有较大的内存空间，所以对内存的要求也有所降低。但是，这并不是所这两方面的性能可以被忽略。其次，算法的性能对于那些把商务逻辑运用到事务性操作的应用程序来讲非常重要。总的来讲，对应用程序的要求将决定对各个性能的优先级。
2．怎样才能提高JAVA的性能
提高JAVA的性能，一般考虑如下的四个主要方面：
（1） 程序设计的方法和模式
一个良好的设计能提高程序的性能，这一点不仅适用于JAVA，也适用也任何的编程语言。因为它充分利用了各种资源，如内存，CPU,高速缓存，对象缓冲池及多线程，从而设计出高性能和可伸缩性强的系统。
当然，为了提高程序的性能而改变原来的设计是比较困难的，但是，程序性能的重要性常常要高于设计上带来的变化。因此，在编程开始之前就应该有一个好的设计模型和方法。
（2） JAVA布署的环境。
JAVA布署的环境就是指用来解释和执行JAVA字节码的技术，一般有如下五种。即解释指令技术(Interpreter Technology)，及时编译的技术(Just In Time Compilier Technology), 适应性优化技术（Adaptive Optimization Technology）, 动态优化，提前编译为机器码的技术（Dynamic Optimization,Ahead Of Time Technology）和编译为机器码的技术（Translator Technology）.
这些技术一般都通过优化线程模型，调整堆和栈的大小来优化JAVA的性能。在考虑提高JAVA的性能时，首先要找到影响JAVA性能的瓶颈（BottleNecks），在确认了设计的合理性后，应该调整JAVA布署的环境，通过改变一些参数来提高JAVA应用程序的性能。具体内容见第二节。
（3） JAVA应用程序的实现
当讨论应用程序的性能问题时，大多数的程序员都会考虑程序的代码，这当然是对的，当更重要的是要找到影响程序性能的瓶颈代码。为了找到这些瓶颈代码，我们一般会使用一些辅助的工具，如Jprobe,Optimizit,Vtune以及一些分析的工具如TowerJ Performance等。这些辅助的工具能跟踪应用程序中执行每个函数或方法所消耗掉的时间，从而改善程序的性能。
(4) 硬件和操作系统
为了提高JAVA应用程序的性能，而采用跟快的CPU和更多的内存，并认为这是提高程序性能的唯一方法，但事实并非如此。实践经验和事实证明，只有遭到了应用程序性能的瓶颈，从而采取适当得方法，如设计模式，布署的环境，操作系统的调整，才是最有效的。
3．程序中通常的性能瓶颈。
所有的应用程序都存在性能瓶颈，为了提高应用程序的性能，就要尽可能的减少程序的瓶颈。以下是在JAVA程序中经常存在的性能瓶颈。

[img]http://www.computerworld.com.cn/htm/app/aprog/01_7_9_3a.gif[/img]
 
了解了这些瓶颈后，就可以有针对性的减少这些瓶颈，从而提高JAVA应用程序的性能
4. 提高JAVA程序性能的步骤
为了提高JAVA程序的性能，需要遵循如下的六个步骤。
a) 明确对性能的具体要求
在实施一个项目之前，必须要明确该项目对于程序性能的具体要求，如：这个应用程序要支持5000个并发的用户，并且响应时间要在5秒钟之内。但同时也要明白对于性能的要求不应该同对程序的其他要求冲突。
b) 了解当前程序的性能
你应该了解你的应用程序的性能同项目所要求性能之间的差距。通常的指标是单位时间内的处理数和响应时间，有时还会比较CPU和内存的利用率。
c) 找到程序的性能瓶颈
为了发现程序中的性能瓶颈，通常会使用一些分析工具，如：TowerJ Application Performance Analyzer或VTune来察看和分析程序堆栈中各个元素的消耗时间，从而正确的找到并改正引起性能降低的瓶颈代码，从而提高程序的性能。这些工具还能发现诸如过多的异常处理，垃圾回收等潜在的问题。
d) 采取适当的措施来提高性能
找到了引起程序性能降低的瓶颈代码后，我们就可以用前面介绍过的提高性能的四个方面，即设计模式，JAVA代码的实现，布署JAVA的环境和操作系统来提高应用程序的性能。具体内容将在下面的内容中作详细说明。
e) 只进行某一方面的修改来提高性能
一次只改变可能引起性能降低的某一方面，然后观察程序的性能是否有所提高，而不应该一次改变多个方面，因为这样你将不知道到底哪个方面的改变提高了程序的性能，哪个方面没有，即不能知道程序瓶颈在哪。
f) 返回到步骤c,继续作类似的工作，一直达到要求的性能为止。
 
二． JAVA布署的环境和编译技术
　开发JAVA应用程序时，首先把JAVA的源程序编译为与平台无关的字节码。这些字节码就可以被各种基于JVM的技术所执行。这些技术主要分为两个大类。即基于解释的技术和基于提前编译为本地码的技术。其示意图如下：

[img]http://www.computerworld.com.cn/htm/app/aprog/01_7_9_3b.gif[/img]
 
具体可分为如下的五类：　　
a) 解释指令技术
其结构图和执行过程如下：

[img]http://www.computerworld.com.cn/htm/app/aprog/01_7_9_3c.gif[/img]
 
　JAVA的编译器首先把JAVA源文件编译为字节码。这些字节码对于JAVA虚拟机(JVM)来讲就是机器的指令码。然后，JAVA的解释器不断的循环取出字节码进行解释并执行。
　这样做的优点是可以实现JAVA语言的跨平台，同时生成的字节码也比较紧凑。JAVA的一些优点，如安全性，动态性都得保持；但缺点是省生成的字节码没有经过什么优化，同全部编译好的本地码相比，速度比较慢。
b) 及时编译技术（Just In Time）
　　及时编译技术是为了解决指令解释技术效率比较低，速度比较慢的情况下提出的，其结构图如下所示。

[img]http://www.computerworld.com.cn/htm/app/aprog/01_7_9_3d.gif[/img]
 
其主要变化是在JAVA程序执行之前，又JIT编译器把JAVA的字节码编译为机器码。从而在程序运行时直接执行机器码，而不用对字节码进行解释。同时对代码也进行了部分的优化。
这样做的优点是大大提高了JAVA程序的性能。同时，由于编译的结果并不在程序运行间保存，因此也节约了存储空间了加载程序的时间；缺点是由于JIT编译器对所有的代码都想优化，因此也浪费了很多的时间。
IBM和SUN公司都提供了相关的JIT产品。
c) 适应性优化技术（Adaptive Optimization Technology）
同JIT技术相比，适应性优化技术并不对所有的字节码进行优化。它会跟踪程序运行的成个过程，从而发现需要优化的代码，对代码进行动态的优化。对优化的代码，采取80/20的策略。从理论上讲，程序运行的时间越长，代码就越优化。其结构图如下：
 
[img]http://www.computerworld.com.cn/htm/app/aprog/01_7_9_3e.gif[/img]
 
其优点是适应性优化技术充分利用了程序执行时的信息，发行程序的性能瓶颈，从而提高程序的性能；其缺点是在进行优化时可能会选择不当，发而降低了程序的性能。
其主要产品又IBM,SUN的HotSpot.
d) 动态优化，提前编译为机器码的技术（Dynamic Optimization,Ahead Of Time）
动态优化技术充分利用了JAVA源码编译，字节码编译，动态编译和静态编译的技术。其输入时JAVA的原码或字节码，而输出是经过高度优化的可执行代码和个来动态库的混合(Window中是DLL文件，UNIX中是共享库.a .so文件)。其结构如下：

[img]http://www.computerworld.com.cn/htm/app/aprog/01_7_9_3f.gif[/img]
 
其优点是能大大提高程序的性能；缺点是破坏了JAVA的可移植性，也对JAVA的安全带来了一定的隐患。
其主要产品是TowerJ3.0.

三．优化JAVA程序设计和编码，提高JAVA程序性能的一些方法。
通过使用一些前面介绍过的辅助性工具来找到程序中的瓶颈，然后就可以对瓶颈部分的代码进行优化。一般有两种方案：即优化代码或更改设计方法。我们一般会选择后者，因为不去调用以下代码要比调用一些优化的代码更能提高程序的性能。而一个设计良好的程序能够精简代码，从而提高性能。
下面将提供一些在JAVA程序的设计和编码中，为了能够提高JAVA程序的性能，而经常采用的一些方法和技巧。
1．对象的生成和大小的调整。
JAVA程序设计中一个普遍的问题就是没有好好的利用JAVA语言本身提供的函数，从而常常会生成大量的对象（或实例）。由于系统不仅要花时间生成对象，以后可能还需花时间对这些对象进行垃圾回收和处理。因此，生成过多的对象将会给程序的性能带来很大的影响。
例1：关于String ,StringBuffer，+和append
JAVA语言提供了对于String类型变量的操作。但如果使用不当，会给程序的性能带来影响。如下面的语句：
String name=new String(“HuangWeiFeng”);
System.out.println(name+”is my name”);
看似已经很精简了，其实并非如此。为了生成二进制的代码，要进行如下的步骤和操作。
（1） 生成新的字符串 new String(STR_1);
（2） 复制该字符串。
（3） 加载字符串常量”HuangWeiFeng”(STR_2);
（4） 调用字符串的构架器（Constructor）;
（5） 保存该字符串到数组中（从位置0开始）
（6） 从java.io.PrintStream类中得到静态的out变量
（7） 生成新的字符串缓冲变量new StringBuffer(STR_BUF_1);
（8） 复制该字符串缓冲变量
（9） 调用字符串缓冲的构架器（Constructor）;
（10） 保存该字符串缓冲到数组中（从位置1开始）
（11） 以STR_1为参数，调用字符串缓冲(StringBuffer)类中的append方法。
（12） 加载字符串常量”is my name”(STR_3);
（13） 以STR_3为参数，调用字符串缓冲(StringBuffer)类中的append方法。
（14） 对于STR_BUF_1执行toString命令。
（15） 调用out变量中的println方法，输出结果。
由此可以看出，这两行简单的代码，就生成了STR_1,STR_2,STR_3,STR_4和STR_BUF_1五个对象变量。这些生成的类的实例一般都存放在堆中。堆要对所有类的超类，类的实例进行初始化，同时还要调用类极其每个超类的构架器。而这些操作都是非常消耗系统资源的。因此，对对象的生成进行限制，是完全有必要的。
经修改，上面的代码可以用如下的代码来替换。
StringBuffer name=new StringBuffer(“HuangWeiFeng”);
System.out.println(name.append(“is my name.”).toString());
系统将进行如下的操作。
(1) 生成新的字符串缓冲变量new StringBuffer(STR_BUF_1);
(2) 复制该字符串缓冲变量
(3) 加载字符串常量”HuangWeiFeng”(STR_1);
(4) 调用字符串缓冲的构架器（Constructor）;
(5) 保存该字符串缓冲到数组中（从位置1开始）
(6) 从java.io.PrintStream类中得到静态的out变量
(7) 加载STR_BUF_1;
(8) 加载字符串常量”is my name”(STR_2);
(9) 以STR_2为参数，调用字符串缓冲(StringBuffer)实例中的append方法。
(10) 对于STR_BUF_1执行toString命令。(STR_3)
(11)调用out变量中的println方法，输出结果。
由此可以看出，经过改进后的代码只生成了四个对象变量：STR_1,STR_2,STR_3和STR_BUF_1.你可能觉得少生成一个对象不会对程序的性能有很大的提高。但下面的代码段2的执行速度将是代码段1的2倍。因为代码段1生成了八个对象，而代码段2只生成了四个对象。
代码段1：
String name= new StringBuffer(“HuangWeiFeng”);
name+=”is my”;
name+=”name”;
代码段2：
StringBuffer name=new StringBuffer(“HuangWeiFeng”);
name.append(“is my”);
name.append(“name.”).toString();
因此，充分的利用JAVA提供的库函数来优化程序，对提高JAVA程序的性能时非常重要的.其注意点主要有如下几方面；
（1） 尽可能的使用静态变量（Static Class Variables）
如果类中的变量不会随他的实例而变化，就可以定义为静态变量，从而使他所有的实例都共享这个变量。
例：
public class foo
{
SomeObject so=new SomeObject();
}
就可以定义为：
public class foo
{
static SomeObject so=new SomeObject();
} 
（2） 不要对已生成的对象作过多的改变。
对于一些类(如：String类)来讲，宁愿在重新生成一个新的对象实例，而不应该修改已经生成的对象实例。
例：
String name=”Huang”;
name=”Wei”;
name=”Feng”;
上述代码生成了三个String类型的对象实例。而前两个马上就需要系统进行垃圾回收处理。如果要对字符串进行连接的操作，性能将得更差。因为系统将不得为此生成更多得临时变量。如上例1所示。 
（3） 生成对象时，要分配给它合理的空间和大小
JAVA中的很多类都有它的默认的空间分配大小。对于StringBuffer类来讲，默认的分配空间大小是16个字符。如果在程序中使用StringBuffer的空间大小不是16个字符，那么就必须进行正确的初始化。
（4） 避免生成不太使用或生命周期短的对象或变量。
对于这种情况，因该定义一个对象缓冲池。以为管理一个对象缓冲池的开销要比频繁的生成和回收对象的开销小的多。
（5） 只在对象作用范围内进行初始化。
JAVA允许在代码的任何地方定义和初始化对象。这样，就可以只在对象作用的范围内进行初始化。从而节约系统的开销。
例：
SomeObject so=new SomeObject();
If(x==1) then
{
Foo=so.getXX();
}
可以修改为：
if(x==1) then
{
SomeObject so=new SomeObject();
Foo=so.getXX();
}

2．异常(Exceptions)
JAVA语言中提供了try/catch来发方便用户捕捉异常，进行异常的处理。但是如果使用不当，也会给JAVA程序的性能带来影响。因此，要注意以下两点。
(1) 避免对应用程序的逻辑使用try/catch
如果可以用if,while等逻辑语句来处理，那么就尽可能的不用try/catch语句
(2) 重用异常
在必须要进行异常的处理时，要尽可能的重用已经存在的异常对象。以为在异常的处理中，生成一个异常对象要消耗掉大部分的时间。
3. 线程(Threading)
一个高性能的应用程序中一般都会用到线程。因为线程能充分利用系统的资源。在其他线程因为等待硬盘或网络读写而 时，程序能继续处理和运行。但是对线程运用不当，也会影响程序的性能。
例2：正确使用Vector类
Vector主要用来保存各种类型的对象（包括相同类型和不同类型的对象）。但是在一些情况下使用会给程序带来性能上的影响。这主要是由Vector类的两个特点所决定的。第一，Vector提供了线程的安全保护功能。即使Vector类中的许多方法同步。但是如果你已经确认你的应用程序是单线程，这些方法的同步就完全不必要了。第二，在Vector查找存储的各种对象时，常常要花很多的时间进行类型的匹配。而当这些对象都是同一类型时，这些匹配就完全不必要了。因此，有必要设计一个单线程的，保存特定类型对象的类或集合来替代Vector类.用来替换的程序如下（StringVector.java）：
public class StringVector 
{
private String [] data;
private int count;
public StringVector() { this(10); // default size is 10 }
public StringVector(int initialSize) 
{
data = new String[initialSize];
}
public void add(String str) 
{
// ignore null strings
if(str == null) { return; }
ensureCapacity(count + 1);
data[count++] = str;
}
 
private void ensureCapacity(int minCapacity) 
{
int oldCapacity = data.length;
if (minCapacity > oldCapacity) 
{
String oldData[] = data;
int newCapacity = oldCapacity * 2;
data = new String[newCapacity];
System.arraycopy(oldData, 0, data, 0, count);
}
}
public void remove(String str) 
{
if(str == null) { return // ignore null str }
for(int i = 0; i < count; i++) 
{ 
// check for a match
if(data[i].equals(str)) 
{
System.arraycopy(data,i+1,data,i,count-1); // copy data 
// allow previously valid array element be gc'd
data[--count] = null;
return;
}
}
}
public final String getStringAt(int index) {
if(index < 0) { return null; } 
else if(index > count)
{ 
return null; // index is > # strings
}
else { return data[index]; // index is good }
}
/* * * * * * * * * * * * * * * *StringVector.java * * * * * * * * * * * * * * * * */
因此，代码：
Vector Strings=new Vector();
Strings.add(“One”);
Strings.add(“Two”);
String Second=(String)Strings.elementAt(1);
可以用如下的代码替换：
StringVector Strings=new StringVector();
Strings.add(“One”);
Strings.add(“Two”);
String Second=Strings.getStringAt(1); 
这样就可以通过优化线程来提高JAVA程序的性能。用于测试的程序如下（TestCollection.java）: 
import java.util.Vector;
public class TestCollection 
{
public static void main(String args []) 
{
TestCollection collect = new TestCollection();
if(args.length == 0) 
{
System.out.println(
"Usage: java TestCollection [ vector | stringvector ]");
System.exit(1);
}
if(args[0].equals("vector")) 
{
Vector store = new Vector();
long start = System.currentTimeMillis();
for(int i = 0; i < 1000000; i++) 
{ 
store.addElement("string");
}
long finish = System.currentTimeMillis();
System.out.println((finish-start));
start = System.currentTimeMillis();
for(int i = 0; i < 1000000; i++) 
{
String result = (String)store.elementAt(i);
}
finish = System.currentTimeMillis();
System.out.println((finish-start));
}
else if(args[0].equals("stringvector")) 
{
StringVector store = new StringVector();
long start = System.currentTimeMillis();
for(int i = 0; i < 1000000; i++) { store.add("string"); }
long finish = System.currentTimeMillis();
System.out.println((finish-start));
start = System.currentTimeMillis();
for(int i = 0; i < 1000000; i++) {
String result = store.getStringAt(i);
}
finish = System.currentTimeMillis();
System.out.println((finish-start));
}
}
}
/* * * * * * * * * * * * * * * *TestCollection.java * * * * * * * * * * * * * * * * */
测试的结果如下（假设标准的时间为１，越小性能越好）：

[img]http://www.computerworld.com.cn/htm/app/aprog/01_7_9_4.gif[/img]
 
关于线程的操作，要注意如下几个方面。 
(1) 防止过多的同步
如上所示，不必要的同步常常会造成程序性能的下降。因此，如果程序是单线程，则一定不要使用同步。
(2) 同步方法而不要同步整个代码段
　　　对某个方法或函数进行同步比对整个代码段进行同步的性能要好。
(3) 对每个对象使用多”锁”的机制来增大并发。
一般每个对象都只有一个”锁”，这就表明如果两个线程执行一个对象的两个不同的同步方法时，会发生”死锁”。即使这两个方法并不共享任何资源。为了避免这个问题，可以对一个对象实行”多锁”的机制。如下所示：
class foo
{
private static int var1;
private static Object lock1=new Object();
private static int var2;
private static Object lock2=new Object();
public static void increment1()
{
synchronized(lock1)
{
var1++;
}
}
public static void increment2()
{
synchronized(lock2)
{
var2++;
}
}
}
4．输入和输出(I/O)
输入和输出包括很多方面，但涉及最多的是对硬盘，网络或数据库的读写操作。对于读写操作，又分为有缓存和没有缓存的；对于数据库的操作，又可以有多种类型的JDBC驱动器可以选择。但无论怎样，都会给程序的性能带来影响。因此，需要注意如下几点：
(1) 使用输入输出缓冲
　　　尽可能的多使用缓存。但如果要经常对缓存进行刷新（flush）,则建议不要使用缓存。
(2) 输出流(Output Stream)和Unicode字符串 
　　　当时用Output Stream和Unicode字符串时，Write类的开销比较大。因为它要实现Unicode到字节(byte)的转换.因此，如果可能的话,在使用Write类之前就实现转换或用OutputStream类代替Writer类来使用。
(3) 当需序列化时使用transient
　　　当序列化一个类或对象时，对于那些原子类型（atomic）或可以重建的原素要表识为transient类型。这样就不用每一次都进行序列化。如果这些序列化的对象要在网络上传输，这一小小的改变对性能会有很大的提高。　　
(4) 使用高速缓存（Cache）
　　　对于那些经常要使用而又不大变化的对象或数据，可以把它存储在高速缓存中。这样就可以提高访问的速度。这一点对于从数据库中返回的结果集尤其重要。
(5) 使用速度快的JDBC驱动器（Driver）
　　　JAVA对访问数据库提供了四种方法。这其中有两种是JDBC驱动器。一种是用JAVA外包的本地驱动器；另一种是完全的JAVA驱动器。具体要使用哪一种得根据JAVA布署的环境和应用程序本身来定。
5.一些其他的经验和技巧
(1) 使用局部变量
(2) 避免在同一个类中动过调用函数或方法(get或set)来设置或调用变量。
(3) 避免在循环中生成同一个变量或调用同一个函数（参数变量也一样）
(4) 尽可能的使用static,final,private等关键字
(5) 当复制大量数据时，使用System.arraycopy()命令。