Java性能的優化（下）

2019-11-18 12:12:08

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　　三．優化java程序設計和編碼，提高JAVA程序性能的一些方法。
　　通過使用一些前面介紹過的輔助性工具來找到程序中的瓶頸，然后就可以對瓶頸部分的代碼進行優化。一般有兩種方案：即優化代碼或更改設計方法。我們一般會選擇后者，因為不去調用以下代碼要比調用一些優化的代碼更能提高程序的性能。而一個設計良好的程序能夠精簡代碼，從而提高性能。
　　下面將提供一些在JAVA程序的設計和編碼中，為了能夠提高JAVA程序的性能，而經常采用的一些方法和技巧。
　　1．對象的生成和大小的調整。
　　JAVA程序設計中一個普遍的問題就是沒有好好的利用JAVA語言本身提供的函數，從而經常會生成大量的對象（或實例）。由于系統不僅要花時間生成對象，以后可能還需花時間對這些對象進行垃圾回收和處理。因此，生成過多的對象將會給程序的性能帶來很大的影響。
　　例1：關于String ,StringBuffer，+和append
　　JAVA語言提供了對于String類型變量的操作。但假如使用不當，會給程序的性能帶來影響。如下面的語句：
　　String name=new String(“HuangWeiFeng”);
　　System.out.PRintln(name+”is my name”);
　　看似已經很精簡了，其實并非如此。為了生成二進制的代碼，要進行如下的步驟和操作。
　　（1）生成新的字符串 new String(STR_1);
　　（2）復制該字符串。
　　（3）加載字符串常量”HuangWeiFeng”(STR_2);
　　（4）調用字符串的構架器（ConstrUCtor）;
　　（5）保存該字符串到數組中（從位置0開始）
　　（6）從java.io.PrintStream類中得到靜態的out變量
　　（7）生成新的字符串緩沖變量new StringBuffer(STR_BUF_1);
　　（8）復制該字符串緩沖變量
　　（9）調用字符串緩沖的構架器（Constructor）;
　　（10）保存該字符串緩沖到數組中（從位置1開始）
　　（11）以STR_1為參數，調用字符串緩沖(StringBuffer)類中的append方法。
　　（12）加載字符串常量”is my name”(STR_3);
　　（13）以STR_3為參數，調用字符串緩沖(StringBuffer)類中的append方法。
　　（14）對于STR_BUF_1執行toString命令。
　　（15）調用out變量中的println方法，輸出結果。
　　由此可以看出，這兩行簡單的代碼，就生成了STR_1,STR_2,STR_3,STR_4和STR_BUF_1五個對象變量。這些生成的類的實例一般都存放在堆中。堆要對所有類的超類，類的實例進行初始化，同時還要調用類極其每個超類的構架器。而這些操作都是非常消耗系統資源的。因此，對對象的生成進行限制，是完全有必要的。
　　經修改，上面的代碼可以用如下的代碼來替換。
　　StringBuffer name=new StringBuffer(“HuangWeiFeng”);
　　System.out.println(name.append(“is my name.”).toString());
　　系統將進行如下的操作。
　　(1) 生成新的字符串緩沖變量new StringBuffer(STR_BUF_1);
　　(2) 復制該字符串緩沖變量
　　(3) 加載字符串常量”HuangWeiFeng”(STR_1);
　　(4) 調用字符串緩沖的構架器（Constructor）;
　　(5) 保存該字符串緩沖到數組中（從位置1開始）
　　(6) 從java.io.PrintStream類中得到靜態的out變量
　　(7) 加載STR_BUF_1;
　　(8) 加載字符串常量”is my name”(STR_2);
　　(9) 以STR_2為參數，調用字符串緩沖(StringBuffer)實例中的append方法。
　　(10) 對于STR_BUF_1執行toString命令。(STR_3)
　　(11)調用out變量中的println方法，輸出結果。
　　由此可以看出，經過改進后的代碼只生成了四個對象變量：STR_1,STR_2,STR_3和STR_BUF_1.你可能覺得少生成一個對象不會對程序的性能有很大的提高。但下面的代碼段2的執行速度將是代碼段1的2倍。因為代碼段1生成了八個對象，而代碼段2只生成了四個對象。
　　代碼段1：
　　String name= new StringBuffer(“HuangWeiFeng”);
　　name+=”is my”;
　　name+=”name”;
　　代碼段2：
　　StringBuffer name=new StringBuffer(“HuangWeiFeng”);
　　name.append(“is my”);
　　name.append(“name.”).toString();
　　因此，充分的利用JAVA提供的庫函數來優化程序，對提高JAVA程序的性能時非常重要的.其注重點主要有如下幾方面；
　　（1）盡可能的使用靜態變量（Static Class Variables）
　　假如類中的變量不會隨他的實例而變化，就可以定義為靜態變量，從而使他所有的實例都共享這個變量。
　　例：
　　public class foo
　　{
　　SomeObject so=new SomeObject();
　　}
　　就可以定義為：
　　public class foo
　　{
　　static SomeObject so=new SomeObject();
　　}
　　（2）不要對已生成的對象作過多的改變。
　　對于一些類(如：String類)來講，寧愿在重新生成一個新的對象實例，而不應該修改已經生成的對象實例。
　　例：
　　String name=”Huang”;
　　name=”Wei”;
　　name=”Feng”;
　　上述代碼生成了三個String類型的對象實例。而前兩個馬上就需要系統進行垃圾回收處理。假如要對字符串進行連接的操作，性能將得更差。因為系統將不得為此生成更多得臨時變量。如上例1所示。
　　（3）生成對象時，要分配給它合理的空間和大小
　　JAVA中的很多類都有它的默認的空間分配大小。對于StringBuffer類來講，默認的分配空間大小是16個字符。假如在程序中使用StringBuffer的空間大小不是16個字符，那么就必須進行正確的初始化。
　　（4）避免生成不太使用或生命周期短的對象或變量。
　　對于這種情況，因該定義一個對象緩沖池。以為治理一個對象緩沖池的開銷要比頻繁的生成和回收對象的開銷小的多。
　　（5）只在對象作用范圍內進行初始化。
　　JAVA答應在代碼的任何地方定義和初始化對象。這樣，就可以只在對象作用的范圍內進行初始化。從而節約系統的開銷。
　　例：
　　SomeObject so=new SomeObject();
　　If(x==1) then
　　{
　　Foo=so.getXX();
　　}
　　可以修改為：
　　if(x==1) then
　　{
　　SomeObject so=new SomeObject();
　　Foo=so.getXX();
　　}
　　2．異常(Exceptions)
　　JAVA語言中提供了try/catch來發方便用戶捕捉異常，進行異常的處理。但是假如使用不當，也會給JAVA程序的性能帶來影響。因此，要注重以下兩點。
　　(1) 避免對應用程序的邏輯使用try/catch
　　假如可以用if,while等邏輯語句來處理，那么就盡可能的不用try/catch語句
　　(2) 重用異常
　　在必須要進行異常的處理時，要盡可能的重用已經存在的異常對象。以為在異常的處理中，生成一個異常對象要消耗掉大部分的時間。
　　3. 線程(Threading)
　　一個高性能的應用程序中一般都會用到線程。因為線程能充分利用系統的資源。在其他線程因為等待硬盤或網絡讀寫而時，程序能繼續處理和運行。但是對線程運用不當，也會影響程序的性能。
　　例2：正確使用Vector類
　　Vector主要用來保存各種類型的對象（包括相同類型和不同類型的對象）。但是在一些情況下使用會給程序帶來性能上的影響。這主要是由Vector類的兩個特點所決定的。第一，Vector提供了線程的安全保護功能。即使Vector類中的許多方法同步。但是假如你已經確認你的應用程序是單線程，這些方法的同步就完全不必要了。第二，在Vector查找存儲的各種對象時，經常要花很多的時間進行類型的匹配。而當這些對象都是同一類型時，這些匹配就完全不必要了。因此，有必要設計一個單線程的，保存特定類型對象的類或集合來替代Vector類.用來替換的程序如下（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，代碼：
　　Vector Strings=new Vecto

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