通過(guò)使用一些輔助性工具來(lái)找到程序中的瓶頸，然后就可以對(duì)瓶頸部分的代碼進(jìn)行優(yōu)化。一般有兩種方案：即優(yōu)化代碼或更改設(shè)計(jì)方法。我們一般會(huì)選擇后者，因?yàn)椴蝗フ{(diào)用以下代碼要比調(diào)用一些優(yōu)化的代碼更能提高程序的性能。而一個(gè)設(shè)計(jì)良好的程序能夠精簡(jiǎn)代碼，從而提高性能。
一、對(duì)象的生成和大小的調(diào)整。
JAVA程序設(shè)計(jì)中一個(gè)普遍的問(wèn)題就是沒(méi)有好好的利用JAVA語(yǔ)言本身提供的函數(shù)，從而常常會(huì)生成大量的對(duì)象（或?qū)嵗Ｓ捎谙到y(tǒng)不僅要花時(shí)間生成對(duì)象，以后可能還需花時(shí)間對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行垃圾回收和處理。因此，生成過(guò)多的對(duì)象將會(huì)給程序的性能帶來(lái)很大的影響。
例1：關(guān)于String ,StringBuffer，+和Append
JAVA語(yǔ)言提供了對(duì)于String類(lèi)型變量的操作。但如果使用不當(dāng)，會(huì)給程序的性能帶來(lái)影響。如下面的語(yǔ)句：
String name=new String("HuangWeiFeng");
System.out.println(name+"is my name");
看似已經(jīng)很精簡(jiǎn)了，其實(shí)并非如此。為了生成二進(jìn)制的代碼，要進(jìn)行如下的步驟和操作：
- 生成新的字符串 new String（STR_1);
- 復(fù)制該字符串;
- 加載字符串常量"HuangWeiFeng"（STR_2);
- 調(diào)用字符串的構(gòu)架器（Constructor）;
- 保存該字符串到數(shù)組中（從位置0開(kāi)始）;
- 從java.io.PrintStream類(lèi)中得到靜態(tài)的out變量;
- 生成新的字符串緩沖變量new StringBuffer(STR_BUF_1);
- 復(fù)制該字符串緩沖變量;
- 調(diào)用字符串緩沖的構(gòu)架器（Constructor）;
- 保存該字符串緩沖到數(shù)組中（從位置1開(kāi)始）;
- 以STR_1為參數(shù)，調(diào)用字符串緩沖(StringBuffer)類(lèi)中的append方法;
- 加載字符串常量"is my name"(STR_3);
- 以STR_3為參數(shù)，調(diào)用字符串緩沖(StringBuffer)類(lèi)中的append方法;
- 對(duì)于STR_BUF_1執(zhí)行toString命令;
- 調(diào)用out變量中的println方法，輸出結(jié)果。
由此可以看出，這兩行簡(jiǎn)單的代碼，就生成了STR_1,STR_2,STR_3,STR_4和STR_BUF_1五個(gè)對(duì)象變量。這些生成的類(lèi)的實(shí)例一般都存放在堆中。堆要對(duì)所有類(lèi)的超類(lèi)，類(lèi)的實(shí)例進(jìn)行初始化，同時(shí)還要調(diào)用類(lèi)極其每個(gè)超類(lèi)的構(gòu)架器。而這些操作都是非常消耗系統(tǒng)資源的。因此，對(duì)對(duì)象的生成進(jìn)行限制，是完全有必要的。
經(jīng)修改，上面的代碼可以用如下的代碼來(lái)替換。
StringBuffer name=new StringBuffer("HuangWeiFeng");
System.out.println(name.append("is my name.").toString());
系統(tǒng)將進(jìn)行如下的操作：
- 生成新的字符串緩沖變量new StringBuffer(STR_BUF_1);
- 復(fù)制該字符串緩沖變量;
- 加載字符串常量"HuangWeiFeng"(STR_1);
- 調(diào)用字符串緩沖的構(gòu)架器（Constructor）;
- 保存該字符串緩沖到數(shù)組中（從位置1開(kāi)始）;
- 從java.io.PrintStream類(lèi)中得到靜態(tài)的out變量;
- 加載STR_BUF_1;
- 加載字符串常量"is my name"(STR_2);
- 以STR_2為參數(shù)，調(diào)用字符串緩沖(StringBuffer)實(shí)例中的append方法;
- 對(duì)于STR_BUF_1執(zhí)行toString命令(STR_3);
- 調(diào)用out變量中的println方法，輸出結(jié)果。
由此可以看出，經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的代碼只生成了四個(gè)對(duì)象變量：STR_1,STR_2,STR_3和STR_BUF_1.你可能覺(jué)得少生成一個(gè)對(duì)象不會(huì)對(duì)程序的性能有很大的提高。但下面的代碼段2的執(zhí)行速度將是代碼段1的2倍。因?yàn)榇a段1生成了八個(gè)對(duì)象，而代碼段2只生成了四個(gè)對(duì)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(kù)函數(shù)來(lái)優(yōu)化程序，對(duì)提高JAVA程序的性能時(shí)非常重要的.其注意點(diǎn)主要有如下幾方面：
1. 盡可能的使用靜態(tài)變量（Static Class Variables）
如果類(lèi)中的變量不會(huì)隨他的實(shí)例而變化，就可以定義為靜態(tài)變量，從而使他所有的實(shí)例都共享這個(gè)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(duì)已生成的對(duì)象作過(guò)多的改變。
對(duì)于一些類(lèi)(如：String類(lèi))來(lái)講，寧愿在重新生成一個(gè)新的對(duì)象實(shí)例，而不應(yīng)該修改已經(jīng)生成的對(duì)象實(shí)例。
例：
String name="Huang"; name="Wei"; name="Feng";
上述代碼生成了三個(gè)String類(lèi)型的對(duì)象實(shí)例。而前兩個(gè)馬上就需要系統(tǒng)進(jìn)行垃圾回收處理。如果要對(duì)字符串進(jìn)行連接的操作，性能將得更差，因?yàn)橄到y(tǒng)將不得為此生成更多得臨時(shí)變量，如上例1所示。
3. 生成對(duì)象時(shí)，要分配給它合理的空間和大小JAVA中的很多類(lèi)都有它的默認(rèn)的空間分配大小。對(duì)于StringBuffer類(lèi)來(lái)講，默認(rèn)的分配空間大小是16個(gè)字符。如果在程序中使用StringBuffer的空間大小不是16個(gè)字符，那么就必須進(jìn)行正確的初始化。
4. 避免生成不太使用或生命周期短的對(duì)象或變量。對(duì)于這種情況，因該定義一個(gè)對(duì)象緩沖池。以為管理一個(gè)對(duì)象緩沖池的開(kāi)銷(xiāo)要比頻繁的生成和回收對(duì)象的開(kāi)銷(xiāo)小的多。
5. 只在對(duì)象作用范圍內(nèi)進(jìn)行初始化。JAVA允許在代碼的任何地方定義和初始化對(duì)象。這樣，就可以只在對(duì)象作用的范圍內(nèi)進(jìn)行初始化。從而節(jié)約系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)。
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();
}
二、異常(Exceptions)
JAVA語(yǔ)言中提供了try/catch來(lái)發(fā)方便用戶(hù)捕捉異常，進(jìn)行異常的處理。但是如果使用不當(dāng)，也會(huì)給JAVA程序的性能帶來(lái)影響。因此，要注意以下兩點(diǎn)：
1. 避免對(duì)應(yīng)用程序的邏輯使用try/catch
如果可以用if,while等邏輯語(yǔ)句來(lái)處理，那么就盡可能的不用try/catch語(yǔ)句。
2. 重用異常
在必須要進(jìn)行異常的處理時(shí)，要盡可能的重用已經(jīng)存在的異常對(duì)象。以為在異常的處理中，生成一個(gè)異常對(duì)象要消耗掉大部分的時(shí)間。
三、線程(Threading)
一個(gè)高性能的應(yīng)用程序中一般都會(huì)用到線程。因?yàn)榫€程能充分利用系統(tǒng)的資源。在其他線程因?yàn)榈却脖P(pán)或網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)而 時(shí)，程序能繼續(xù)處理和運(yùn)行。但是對(duì)線程運(yùn)用不當(dāng)，也會(huì)影響程序的性能。
例2：正確使用Vector類(lèi)
Vector主要用來(lái)保存各種類(lèi)型的對(duì)象（包括相同類(lèi)型和不同類(lèi)型的對(duì)象）。但是在一些情況下使用會(huì)給程序帶來(lái)性能上的影響。這主要是由Vector類(lèi)的兩個(gè)特點(diǎn)所決定的。第一，Vector提供了線程的安全保護(hù)功能。即使Vector類(lèi)中的許多方法同步。但是如果你已經(jīng)確認(rèn)你的應(yīng)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(chǔ)的各種對(duì)象時(shí)，常常要花很多的時(shí)間進(jìn)行類(lèi)型的匹配。而當(dāng)這些對(duì)象都是同一類(lèi)型時(shí)，這些匹配就完全不必要了。因此，有必要設(shè)計(jì)一個(gè)單線程的，保存特定類(lèi)型對(duì)象的類(lèi)或集合來(lái)替代Vector類(lèi).用來(lái)替換的程序如下
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 }
}
}
因此，代碼：
Vector Strings=new Vector();
Strings.add("One");
Strings.add("Two");
String Second=(String)Strings.elementAt(1);
可以用如下的代碼替換：
StringVector Strings=new StringVector();
Strings.add("One");
Strings.add("Two");
String Second=Strings.getStringAt(1);
這樣就可以通過(guò)優(yōu)化線程來(lái)提高JAVA程序的性能。用于測(cè)試的程序如下
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));
}
}
}
關(guān)于線程的操作，要注意如下幾個(gè)方面：
1. 防止過(guò)多的同步
如上所示，不必要的同步常常會(huì)造成程序性能的下降。因此，如果程序是單線程，則一定不要使用同步。
2. 同步方法而不要同步整個(gè)代碼段
對(duì)某個(gè)方法或函數(shù)進(jìn)行同步比對(duì)整個(gè)代碼段進(jìn)行同步的性能要好。
3. 對(duì)每個(gè)對(duì)象使用多”鎖”的機(jī)制來(lái)增大并發(fā)。
一般每個(gè)對(duì)象都只有一個(gè)”鎖”，這就表明如果兩個(gè)線程執(zhí)行一個(gè)對(duì)象的兩個(gè)不同的同步方法時(shí)，會(huì)發(fā)生”死鎖”。即使這兩個(gè)方法并不共享任何資源。為了避免這個(gè)問(wèn)題，可以對(duì)一個(gè)對(duì)象實(shí)行”多鎖”的機(jī)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++;
}
}
}
四、輸入和輸出(I/O)
輸入和輸出包括很多方面，但涉及最多的是對(duì)硬盤(pán)，網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)庫(kù)的讀寫(xiě)操作。對(duì)于讀寫(xiě)操作，又分為有緩存和沒(méi)有緩存的；對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，又可以有多種類(lèi)型的JDBC驅(qū)動(dòng)器可以選擇。但無(wú)論怎樣，都會(huì)給程序的性能帶來(lái)影響。因此，需要注意如下幾點(diǎn)：
1. 使用輸入輸出緩沖
盡可能的多使用緩存。但如果要經(jīng)常對(duì)緩存進(jìn)行刷新（flush）,則建議不要使用緩存。
2. 輸出流(Output Stream)和Unicode字符串
當(dāng)時(shí)用Output Stream和Unicode字符串時(shí)，Write類(lèi)的開(kāi)銷(xiāo)比較大。因?yàn)樗獙?shí)現(xiàn)Unicode到字節(jié)(byte)的轉(zhuǎn)換.因此，如果可能的話,在使用Write類(lèi)之前就實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換或用OutputStream類(lèi)代替Writer類(lèi)來(lái)使用。
3. 當(dāng)需序列化時(shí)使用transient
當(dāng)序列化一個(gè)類(lèi)或?qū)ο髸r(shí)，對(duì)于那些原子類(lèi)型（atomic）或可以重建的原素要表識(shí)為transient類(lèi)型。這樣就不用每一次都進(jìn)行序列化。如果這些序列化的對(duì)象要在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，這一小小的改變對(duì)性能會(huì)有很大的提高。
4. 使用高速緩存（Cache）
對(duì)于那些經(jīng)常要使用而又不大變化的對(duì)象或數(shù)據(jù)，可以把它存儲(chǔ)在高速緩存中。這樣就可以提高訪問(wèn)的速度。這一點(diǎn)對(duì)于從數(shù)據(jù)庫(kù)中返回的結(jié)果集尤其重要。
5. 使用速度快的JDBC驅(qū)動(dòng)器（Driver）
JAVA對(duì)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)提供了四種方法。這其中有兩種是JDBC驅(qū)動(dòng)器。一種是用JAVA外包的本地驅(qū)動(dòng)器；另一種是完全的JAVA驅(qū)動(dòng)器。具體要使用哪一種得根據(jù)JAVA布署的環(huán)境和應(yīng)用程序本身來(lái)定。
五、一些其他的經(jīng)驗(yàn)和技巧
- 使用局部變量。
- 避免在同一個(gè)類(lèi)中動(dòng)過(guò)調(diào)用函數(shù)或方法(get或set)來(lái)設(shè)置或調(diào)用變量。
- 避免在循環(huán)中生成同一個(gè)變量或調(diào)用同一個(gè)函數(shù)（參數(shù)變量也一樣）。
- 盡可能的使用static,final,private等關(guān)鍵字。
- 當(dāng)復(fù)制大量數(shù)據(jù)時(shí)，使用System.arraycopy()命令。
