Android應(yīng)用程序運(yùn)行的移動(dòng)設(shè)備受限于其運(yùn)算能力，存儲(chǔ)空間，及電池續(xù)航。由此，它必須是高效的。電池續(xù)航可能是一個(gè)促使你優(yōu)化程序的原因，即使他看起來已經(jīng)運(yùn)行的足夠快了。由于續(xù)航對(duì)用戶的重要性，當(dāng)電量耗損陡增時(shí)，意味這用戶遲早會(huì)發(fā)現(xiàn)是由于你的程序。

雖然這份文檔主要包含著細(xì)微的優(yōu)化，但這些絕不能成為你軟件成敗的關(guān)鍵。選擇合適的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)永遠(yuǎn)是你最先應(yīng)該考慮的事情，但這超出這份文檔之外。

1.介紹

寫出高效的代碼有兩條基本的原則：

◆不作沒有必要的工作

◆盡量避免內(nèi)存分配。

2.明智的優(yōu)化

這份文檔是關(guān)于Android規(guī)范的細(xì)微優(yōu)化，所以先確保你已經(jīng)了解哪些代碼需要優(yōu)化，并且知道如何去衡量你所做修改所帶來的效果（好或壞）。用開投資開發(fā)的時(shí)間是有限的，所以明智的時(shí)間規(guī)劃很重要。

這份文檔同時(shí)確保你在算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上作出最佳選擇，同時(shí)考慮了API選擇所帶來的潛在影響。使用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法比這里的任何建議都有價(jià)值，考慮API版本帶來的影響會(huì)如實(shí)你選擇更好的實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)你優(yōu)化Android程序是會(huì)遇到的一個(gè)棘手問題是確保你的程序能在不同的硬件平臺(tái)上運(yùn)行。不同版本的虛擬機(jī)在不同處理器上的運(yùn)行速度各不相同。并且不是簡單的設(shè)備A比設(shè)備B快或者慢，并針對(duì)一個(gè)設(shè)備與其他設(shè)備之間做出排列。特別的，模擬器上只能評(píng)測小部分可以在設(shè)備上體現(xiàn)的東西。有無JIT的設(shè)備間也有著巨大差異：對(duì)于有JIT設(shè)備好的代碼有時(shí)對(duì)無JIT的設(shè)備并不是最好的。

如果你想知道程序在設(shè)備上的表現(xiàn)，就必須在上面進(jìn)行測試

3.避免創(chuàng)建不必要的對(duì)象

對(duì)象創(chuàng)建永遠(yuǎn)不會(huì)免費(fèi)的。每個(gè)線程的分代GC給零時(shí)對(duì)象分配一個(gè)地址池能降低分配開銷，但分配內(nèi)存往往需要比不分配內(nèi)存高的代價(jià)。

如果在用戶界面周期內(nèi)分配對(duì)象，會(huì)強(qiáng)制一個(gè)周期性的垃圾回收，給用戶體驗(yàn)造成小小的停頓間隙。Gingerbread中介紹的并發(fā)回收也許有用，但應(yīng)該避免不必要的工作。

因此，避免創(chuàng)建不需要的對(duì)象實(shí)例。下面是幾個(gè)例子：

◆如果有一個(gè)返回String的方法，他的返回值通常附加在一個(gè)StringBuffer上，改變聲明和實(shí)現(xiàn)，這樣函數(shù)直接在其后面附加，而非創(chuàng)建一個(gè)短暫存在的零時(shí)變量。

◆當(dāng)從輸入的數(shù)據(jù)集合中讀取數(shù)據(jù)是，考慮返回原始數(shù)據(jù)的子串，而非新建一哥拷貝.這樣你會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象，但是他們共享該數(shù)據(jù)的char數(shù)組。換來的是即使你僅僅使用原始輸入的一部分，你也需要保證它一直存在于內(nèi)存中。

一個(gè)更徹底的觀點(diǎn)是將多維數(shù)組切割成一維數(shù)組：

◆Int類型的數(shù)組比Integer類型的好。推而廣之，兩個(gè)平行的int數(shù)組要比一個(gè)（int,int）型的對(duì)象數(shù)組高效。這個(gè)定理對(duì)于任何基本數(shù)據(jù)類型的組合都通用。

◆如果需要實(shí)現(xiàn)存放元組（Foo,Bar）對(duì)象的容器，記住兩個(gè)平行數(shù)組Foo[],Bar[]會(huì)優(yōu)于一個(gè)（Foo,Bar）對(duì)象的數(shù)組。（例外情況是：當(dāng)你設(shè)計(jì)API給其他代碼調(diào)用時(shí)，最好用好的API設(shè)計(jì)來換取小的速度提升。但在自己的內(nèi)部代碼中，盡量嘗試高效的實(shí)現(xiàn)。）

通常來說，盡量避免創(chuàng)建短時(shí)零時(shí)對(duì)象.少的對(duì)象創(chuàng)建意味著低頻的垃圾回收。這對(duì)于用戶體驗(yàn)產(chǎn)生直接的影響。

4.性能之謎

前一個(gè)版本的文檔給出了好多誤導(dǎo)人的主張，這里做一些澄清：

◆在沒有JIT的設(shè)備上，調(diào)用方法所傳遞的對(duì)象采用具體的類型而非接口類型會(huì)更有效（比如，傳遞HashMap map比傳遞Map map調(diào)用一個(gè)方法耗費(fèi)的開銷小，盡管兩種情況下的map都是HashMap）.但這并不是兩倍慢的情形，事實(shí)上，只相差6%，而JIT使這兩種調(diào)用的效率不分伯仲。

◆在沒有JIT的設(shè)備上，訪問緩存后的字段比直接訪問字段快大概20%。在有JIT的情況下，字段訪問和局部訪問耗費(fèi)是一樣的 。所以這里不值得優(yōu)化，除非你覺得他會(huì)讓你的代碼更易讀（對(duì)于final,static，及static final 變量同樣適用）.

5.用靜態(tài)代替虛擬

如果不需要訪問某對(duì)象的字段，將方法設(shè)置為靜態(tài)，調(diào)用會(huì)加速15%到20%。這也是一種好的做法，因?yàn)槟憧梢酝ㄟ^方法聲明知曉調(diào)用該方法不需要更新此對(duì)象的狀態(tài)。

6.避免內(nèi)部的Getters/Setters

在源生語言像C++中，通常做法是用Getters（i=getCount()）代替直接訪問字段（i=mCount）。這是C++中一個(gè)好的習(xí)慣，因?yàn)榫幾g器會(huì)內(nèi)聯(lián)這些訪問，如果需要約束或者調(diào)試這些域的訪問，你可以在任何時(shí)間添加代碼。

在Android中，這是個(gè)不好的想法。虛方法調(diào)用代價(jià)比直接存取字段高昂的多。按照通常面向?qū)ο笳Z言的做法在公共接口中使用Getters和Setters是有原因的，但應(yīng)該在一個(gè)經(jīng)常訪問其字段的類中采用直接訪問。

無JIT時(shí)，直接字段訪問大約比調(diào)用無關(guān)緊要的getter來訪問快3倍。有JIT時(shí)（直接訪問字段開銷和訪問局部變量是一樣的），要快7倍。在Froyo版本中確實(shí)如此，但以后會(huì)在JIT中改進(jìn)Getter方法的內(nèi)聯(lián)。

7.對(duì)常量使用Static Final修飾符

考慮下面類首的聲明：

Java代碼

static int intVal = 42;    
static String strVal = "Hello, world!";    

編譯器生成一個(gè)類初始化方法<clinit>,當(dāng)類初次被使用時(shí)執(zhí)行，這個(gè)方法將42存入intVal中，并得到類字符串常量strVal的引用。當(dāng)這些值在后面被引用時(shí)，他們通過字段查找進(jìn)行訪問。

我們改進(jìn)實(shí)現(xiàn)，采用 final關(guān)鍵字：

Java代碼 

static final int intVal = 42;    
static final String strVal = "Hello, world!";   

類不再需要<clinit>方法，因?yàn)槌Ａ窟M(jìn)入了dex文件中的靜態(tài)字段初始化器中。引用intVal的代碼，直接調(diào)用整形值42，而訪問strVal時(shí)也會(huì)采用相對(duì)開銷較小的 “string constant”(字符串常量)指令替代字段查找。（這種優(yōu)化僅僅是針對(duì)基本數(shù)據(jù)類型和String類型常量的，而非任意的引用類型。但盡可能的將常量聲明為static final類型是一種好的做法。

8.使用改進(jìn)的For循環(huán)語法

改進(jìn)的for循環(huán)（有時(shí)被稱為“for-each”循環(huán)）能夠用于實(shí)現(xiàn)了iterable接口的集合類及數(shù)組中。在集合類中，迭代器促使接口訪問hasNext()和next()方法，在ArrayList中，計(jì)數(shù)循環(huán)迭代要快3倍（無論有沒有JIT），但其他集合類中，改進(jìn)的for循環(huán)語法和迭代器具有相同的效率。

這里有一些迭代數(shù)組的實(shí)現(xiàn)：

Java代碼 

static class Foo {    
        int mSplat;    
    }    
    Foo[] mArray = ...    
    
    public void zero() {    
        int sum = 0;    
        for (int i = 0; i < mArray.length; ++i) {    
            sum += mArray[i].mSplat;    
        }    
    }    
    
    public void one() {    
        int sum = 0;    
        Foo[] localArray = mArray;    
        int len = localArray.length;    
    
        for (int i = 0; i < len; ++i) {    
            sum += localArray[i].mSplat;    
        }    
    }    
    
    public void two() {    
        int sum = 0;    
        for (Foo a : mArray) {    
            sum += a.mSplat;    
        }    
    }    

zero()是當(dāng)中最慢的，因?yàn)閷?duì)于這個(gè)遍歷中的歷次迭代，JIT不能優(yōu)化獲取數(shù)組長度的開銷。

One()稍快，將所有東西都放進(jìn)局部變量中，避免了查找。但僅只有數(shù)組長度促使了性能的改善。

Two()是在無JIT的設(shè)備上運(yùn)行最快的，對(duì)于有JIT的設(shè)備則和one()不分上下。他采用了JDK1.5中的改進(jìn)for循環(huán)語法。

結(jié)論：優(yōu)先采用改進(jìn)的for循環(huán)，但在性能要求苛刻的ArrayList迭代中考慮采用手寫計(jì)數(shù)循環(huán)

9.在私有內(nèi)部內(nèi)中，考慮用包訪問權(quán)限替代私有訪問權(quán)限

考慮下面的定義：

Java代碼

public class Foo {    
    private class Inner {    
        void stuff() {    
            Foo.this.doStuff(Foo.this.mValue);    
        }    
    }    
    
    private int mValue;    
    
    public void run() {    
        Inner in = new Inner();    
        mValue = 27;    
        in.stuff();    
    }    
    
    private void doStuff(int value) {    
        System.out.println("Value is " + value);    
    }    
}    

需要注意的關(guān)鍵是：我們定義的一個(gè)私有內(nèi)部類（Foo$Inner）直接訪問外部類中的一個(gè)私有方法和私有變量。這是合法的，代碼也會(huì)打印出預(yù)期的“Value is 27”。

但問題是虛擬機(jī)認(rèn)為從Foo$Inner中直接訪問Foo的私有成員是非法的，因?yàn)樗麄兪莾蓚€(gè)不同的類，盡管Java語言允許內(nèi)部類訪問外部類的私有成員，編譯器生成幾個(gè)綜合方法來橋接這些間隙。

Java代碼

/*package*/ static int Foo.access$100(Foo foo) {    
    return foo.mValue;    
}    
/*package*/ static void Foo.access$200(Foo foo, int value) {    
    foo.doStuff(value);    
}    

內(nèi)部類會(huì)在外部類中任何需要訪問mValue字段或者doStuff方法的地方調(diào)用這些靜態(tài)方法。這意味著這些代碼將直接存取成員變量歸結(jié)為通過存取器方法訪問。之前提到存取器訪問如何比直接訪問慢，這例子說明，某些語言約定導(dǎo)致了不可見的性能問題。

如果你在高性能的Hotspot中使用這些代碼，可以通過聲明被內(nèi)部類訪問的字段和成員為包訪問權(quán)限，而非私有。不幸的是這意味著這些字段會(huì)被其他處于同一個(gè)包中的類訪問，因此在公共API中不宜采用。

10. 合理利用浮點(diǎn)數(shù)

通常的經(jīng)驗(yàn)是，在Android設(shè)備中，浮點(diǎn)數(shù)會(huì)比整型慢兩倍，在缺少FPU，或是JIT的G1以及有FPU和JIT的Nexus One中確實(shí)如此（兩種設(shè)備間算數(shù)運(yùn)算的絕對(duì)速度差大約是10倍）.

速度術(shù)語中，在現(xiàn)代硬件上，float和double之間并沒有不同。更廣泛的講，double大約2倍大。在沒有存儲(chǔ)空間問題的桌面機(jī)器中，double的優(yōu)先級(jí)高于float。

但即使是整型，有些芯片擁有硬件乘法，卻缺少除法。這種情況下，整型除法和求模運(yùn)算是通過軟件實(shí)現(xiàn)的，考慮下當(dāng)你設(shè)計(jì)Hash表，或是做大量的算術(shù)。

11.了解并使用類庫

除了通常的那些有限選擇類庫代碼而非自己的原因外，考慮到系統(tǒng)空閑時(shí)用手寫的匯編程序來替代類庫方法，這可能比JIT中能生成的最好的等效Java代碼還要好。典型的例子就是String.indexOf，Dalvik用用內(nèi)部內(nèi)聯(lián)來替代。同樣的，System.arraycopy方法比Nexus One中有JIT的自行編碼循環(huán)快9倍.

12.合理利用本地方法

本地方法并不是一定比Java高效，至少，Java和native之間過渡的關(guān)聯(lián)是有消耗的。而JIT并不能越過這個(gè)界限進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)你分配本地資源時(shí)（本地堆上的內(nèi)存，文件說明符等），往往很難實(shí)時(shí)的回收這些資源。同時(shí)你也需要在各個(gè)結(jié)構(gòu)中編譯你的代碼，而非依賴JIT。甚至可能需要針對(duì)相同的架構(gòu)來編譯出不同版本：針對(duì)ARM處理器的GI編譯的本地代碼，并不能充分利用Nexus One上的ARM，而針對(duì)Nexus One上ARM編譯的本地代碼不能在G1的ARM上運(yùn)行。

當(dāng)存在有你想部署到Android上的本地代碼庫時(shí)，本地代碼顯得尤為有用，而非為了Java應(yīng)用程序的提速。

結(jié)語

最后：通常權(quán)衡的，先確定存在問題，再進(jìn)行優(yōu)化。確認(rèn)你知道當(dāng)前的性能，否則無法衡量你進(jìn)行嘗試所得到的提升。

這份文檔中的每個(gè)主張都有基準(zhǔn)測試作為支持。你可以在code.google.com的dalvik項(xiàng)目中找到基準(zhǔn)測試的代碼。

基準(zhǔn)測試是用Caliper Java微基準(zhǔn)測試框架構(gòu)建的。微基準(zhǔn)測試很難走對(duì)，Caliper幫你完成了其中的困難工作。即使當(dāng)你察覺某些情況的測試結(jié)果并非你所想象的那樣（虛擬機(jī)總是在優(yōu)化你的代碼那）。我們強(qiáng)烈推薦你用Caliper來運(yùn)行你自己的微基準(zhǔn)測試。

同時(shí)你也會(huì)發(fā)現(xiàn)Traceview對(duì)分析很有用，但必須了解，他目前是不支持JIT的，這可能導(dǎo)致那些在JIT上可以勝出的代碼超時(shí)。特別重要的，當(dāng)根據(jù)Taceview的數(shù)據(jù)作出更改后，確保代碼在沒有Traceview時(shí)，確實(shí)跑的快了.

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