程序性能優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜的話題。往往需要結(jié)合具體場(chǎng)景進(jìn)行性能分析，找出瓶頸提出優(yōu)化建議。但是，假設(shè)我們平時(shí)很少關(guān)注細(xì)節(jié)的性能，那么這種情況下，優(yōu)化這些細(xì)節(jié)所帶來(lái)的收益也是相當(dāng)可觀的。接下來(lái)，我們就來(lái)說(shuō)說(shuō)Java代碼細(xì)節(jié)優(yōu)化的一些小技巧。

?復(fù)雜的字符串連接操作使用 StringBuilder

職業(yè)生涯早期，在做字符串連接操作的時(shí)候，肯定會(huì)這么寫：String a=c+e+d，這個(gè)Java語(yǔ)法糖對(duì)于開發(fā)者來(lái)說(shuō)太方便了。但是如果你在循環(huán)中使用“+”，那就得小心了。

String a=null;
for(int i=0;i<1000;i++) {
  a=a+i;
}

我們都知道String 是不可變的，因此循環(huán)中對(duì) string 的每一次賦值都會(huì)在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)新的 String 對(duì)象。在一個(gè)循環(huán)體中，反復(fù)創(chuàng)建多個(gè)無(wú)用的對(duì)象，不僅會(huì)占用內(nèi)存空間，還會(huì)影響GC時(shí)間。所以說(shuō)，如果在循環(huán)中遇到字符串拼接，就使用 StringBuilder 而不是“+”。

使用 ThreadPoolExecutor 避免手動(dòng)創(chuàng)建線程

許多初學(xué)者喜歡在編寫代碼時(shí)創(chuàng)建線程，這是一種危險(xiǎn)的做法。

如果這個(gè)線程的創(chuàng)建需要處理大量的請(qǐng)求，很可能導(dǎo)致你的程序頻繁的創(chuàng)建和銷毀線程，頻繁的切換線程上下文，浪費(fèi)CPU資源，甚至?xí)谋M內(nèi)存。

因此，建議使用ThreadPoolExecutor，并配置合適的核心線程數(shù)和最大線程數(shù)。

為集合預(yù)分配適當(dāng)?shù)娜萘?/h4>

我們都知道 ArrayList，HashMap 和 ConcurrentHashMap 等集合類是可以自動(dòng)擴(kuò)容的，但是這種自動(dòng)擴(kuò)容涉及到底層數(shù)組的復(fù)制和遷移。如果擴(kuò)容頻繁，肯定會(huì)影響程序的性能。所以如果你能估計(jì)出大概的容量，請(qǐng)直接配置初始值。

使用枚舉而不是常量類

很多人特別喜歡在項(xiàng)目中創(chuàng)建一個(gè)常量類，如下：

public class Constant {

    public static final String TOKEN_HEADER = "x-request-token";

    public static final Integer CODE_SUCCESS = 0;

    public static final Integer CODE_REQUEST_FAILED = 1;
    
    public static final Integer CODE_REQUEST_RUNNING = 2;
}

為什么不用枚舉呢？Enum 有強(qiáng)制的類型驗(yàn)證。同時(shí)，使用枚舉類的性能更高。并且使用 enum 還有更大的優(yōu)勢(shì)，它可以與策略模式一起使用來(lái)提高程序的可擴(kuò)展性。例如：

public enum FileType {

    EXCEL(".xlsx"){
        @Override
        public void download(String path) {
                //do download excel file logic
        }
    }, CSV(".csv") {
        @Override
        public void download(String path) {
          //do download csv file logic
        }
    };

    private String suffix;

    FileType(String suffix) {
        this.suffix = suffix;
    }

    public String getSuffix() {
        return suffix;
    }

    public abstract void download(String path);
}

如代碼所示，你可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)選擇一種策略來(lái)下載文件，直接調(diào)用FileType.EXCEL.download()，無(wú)需關(guān)心代碼細(xì)節(jié)。

使用 NIO 代替?zhèn)鹘y(tǒng) IO

傳統(tǒng)的 IO 已經(jīng)過(guò)時(shí)了。強(qiáng)烈推薦使用 NIO 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 IO。因?yàn)閭鹘y(tǒng)IO采用阻塞IO模型，請(qǐng)求數(shù)據(jù)后，線程從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備到數(shù)據(jù)可讀都是阻塞的。

而且，傳統(tǒng)IO如果要往網(wǎng)卡寫數(shù)據(jù)，需要先把數(shù)據(jù)寫到堆內(nèi)存，然后再把數(shù)據(jù)拷貝到堆外的一塊內(nèi)存，再?gòu)挠脩魬B(tài)拷貝數(shù)據(jù)到內(nèi)核狀態(tài)緩沖區(qū)。最后CPU通知DMA將數(shù)據(jù)寫入網(wǎng)卡，一共經(jīng)歷了3次拷貝。NiO不僅采用了multiplex IO模型，還可以使用direct memory來(lái)減少數(shù)據(jù)拷貝次數(shù)，從而提高性能。

使用移位操作

如果你看過(guò)一些JDK的源代碼，比如HashMap，你會(huì)發(fā)現(xiàn)代碼中有很多移位操作。因?yàn)镴DK是比較底層的代碼，對(duì)性能的追求也是極致的。在我們?nèi)粘５木幋a中，可以用移位運(yùn)算來(lái)代替一些乘除運(yùn)算，比如a >> 1 代替 a / 2，a * 16 代替 a << 4。

這個(gè)技巧也能在一定程度上提高性能，但是如果你不擅長(zhǎng)，那就不要強(qiáng)求，因?yàn)楫?dāng)代計(jì)算機(jī)的性能已經(jīng)非常強(qiáng)大了，沒(méi)必要為了一個(gè)程序而犧牲代碼的可讀性。

嘗試使用單例模式

如果我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)不需要考慮線程安全的類，請(qǐng)用單例模式來(lái)使用這個(gè)類，這樣可以節(jié)省內(nèi)存。幸運(yùn)的是，對(duì)于我們使用的spring框架，Java bean默認(rèn)是單例的。

降低鎖粒度

假設(shè)我們有一個(gè)共享文檔編輯功能，用戶會(huì)同時(shí)編輯共享文檔。為了保證文件的正確性，我們需要使用線程安全synchronized來(lái)保證。很多初學(xué)者可能會(huì)這樣寫。

public class Test{
    private Object lock = new Object();
    
    public void write(String username, String fileName) {
        synchronized(lock) {
            //do something
        }
    }
}

如果采用上述方式，只有一個(gè)線程可以進(jìn)入同步代碼塊執(zhí)行，其他線程只能掛起等待，即使這些線程可能寫入不同的文件。我們可以通過(guò)降低鎖粒度來(lái)提高性能。

public class Test{
    
    public void write(String username, String fileName) {
        synchronized(fileName.intern()) {
            //do something
        }
    }
}

不要隨意使用靜態(tài)變量

如果你熟悉JVM基礎(chǔ)知識(shí)，那么就會(huì)知道如果一個(gè)對(duì)象被定義為靜態(tài)變量，這個(gè)變量的引用就不容易被垃圾回收器回收。

public class Test{
    public static A a = new A();
}

靜態(tài)變量“a”的生命周期與測(cè)試類相同。只要測(cè)試類型沒(méi)有被卸載，“a”的引用對(duì)象就會(huì)駐留在內(nèi)存中，直到程序終止。

使用基本數(shù)據(jù)類型

在應(yīng)用程序中使用基本數(shù)據(jù)類型來(lái)減少內(nèi)存消耗并提高程序性能。如果可以使用 int，請(qǐng)不要使用其 Integer 包裝類型，使用double 而不是 Double。

基本數(shù)據(jù)類型的包裝類實(shí)例存放在堆內(nèi)存中，每次使用都會(huì)在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)。如果使用基本數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)存放在棧幀中，棧的訪問(wèn)速度可比堆快很多。