Java程序的性能優(yōu)化

1、Java使得復(fù)雜應(yīng)用的開發(fā)變得相對(duì)簡(jiǎn)單。毫無疑問，它的這種易用性對(duì)Java的 大范圍流行功不可沒。然而，這種易用性實(shí)際上是一把雙刃劍。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的Java程序，性能表現(xiàn)往往不如一個(gè)同樣設(shè)計(jì)良好的C+程序。在Java程序 中，性能問題的大部分原因并不在于Java語言，而是在于程序本身。養(yǎng)成好的代碼編寫習(xí)慣非常重要，比如正確地、巧妙地運(yùn)用 java.lang.String類和java.util.Vector類，它能夠顯著地提高程序的性能。下面我們就來具體地分析一下這方面的問題。在java中，使用最頻繁、同時(shí)也是濫用最多的一個(gè)類或許就是java.lang.String，它也是導(dǎo)致代碼性能低下最主要

2、的原因之一。請(qǐng)考慮下面這個(gè)例子： String s1 = "Testing String"String s2 = "Concatenation Performance"String s3 = s1 + " " + s2;幾乎所有的Java程序員都知道上面的代碼效率不高。那么，我們應(yīng)該怎么辦呢？也許可以試試下面這種代碼： StringBuffer s

3、 = new StringBuffer();s.append("Testing String");s.append(" ");s.append("Concatenation Performance");String s3 = s.toString();這些代碼會(huì)比第一個(gè)代碼片段效率更高嗎？答案是否定的。這里的代碼實(shí)際上正是編譯器編譯第一個(gè)代碼片段之后的結(jié)果。既然與使用多個(gè)獨(dú)立的String對(duì) 象相比，StringBuffer并沒有使代碼有任何效率

4、上的提高，那為什么有那么多的Java書籍批評(píng)第一種方法、推薦使用第二種方法？第二個(gè)代碼片段用到了StringBuffer類（編譯器在第一個(gè)片段中也將使用StringBuffer類），我們來分析一下StringBuffer類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，下面是它的代碼： public StringBuffer()  this(16); 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)預(yù)設(shè)了16個(gè)字符的緩存容量。現(xiàn)在我們?cè)賮砜纯碨tringBuffer類的append（）方法： public synchronized StringBuffer append(

5、String str)  if (str = null)      str = String.valueOf(str);   int len = str.length(); int newcount = count + len; if (newcount > value.length)

6、0;expandCapacity(newcount); str.getChars(0, len, value, count); count = newcount; return this;append（）方法首先計(jì)算字符串追加完成后的總長(zhǎng)度，如果這個(gè)總長(zhǎng)度大于StringBuffer的存儲(chǔ)能力，append（）方法調(diào)用私有的expandCapacity（）方法。expandCapacity（）方法在每次被調(diào)用時(shí)使StringBuffer存儲(chǔ)能力加倍，并把現(xiàn)有的字符數(shù)組內(nèi)容復(fù)制到新的存儲(chǔ)空間。在第二個(gè)代碼片

7、段中（以及在第一個(gè)代碼片段的編譯結(jié)果中），由于字符串追加操作的最后結(jié)果是“Testing String Concatenation Performance”，它有40個(gè)字符，StringBuffer的存儲(chǔ)能力必須擴(kuò)展兩次，從而導(dǎo)致了兩次代價(jià)昂貴的復(fù)制操作。因此，我們至少有一點(diǎn) 可以做得比編譯器更好，這就是分配一個(gè)初始存儲(chǔ)容量大于或者等于40個(gè)字符的StringBuffer，如下所示：  StringBuffer s = new StringBuffer(45);s.append("Testing String");

8、s.append(" ");s.append("Concatenation Performance");String s3 = s.toString();再考慮下面這個(gè)例子： String s = ""int sum = 0;for(int I=1; I<10; I+)   sum += I;  s =

9、 s + "+" +I  s = s + "=" + sum; 分析一下為何前面的代碼比下面的代碼效率低： StringBuffer sb = new StringBuffer();int sum = 0; for(int I=1; I<10; I+)  sum +

10、0;= I;  sb.append(I).append("+"); String s = sb.append("=").append(sum).toString();原因就在于每個(gè)s = s + "+" + I操作都要?jiǎng)?chuàng)建并拆除一個(gè)StringBuffer對(duì)象以及一個(gè)String對(duì)象。這完全是一種浪費(fèi)，而在第二個(gè)例子中我們避免了這種情況。我們?cè)賮砜纯戳硗庖粋€(gè)常用的Java類？java.util.Vector.簡(jiǎn)單地說，一個(gè)Vector就是一個(gè)java.lang.Ob

11、ject實(shí) 例的數(shù)組。Vector與數(shù)組相似，它的元素可以通過整數(shù)形式的索引訪問。但是，Vector類型的對(duì)象在創(chuàng)建之后，對(duì)象的大小能夠根據(jù)元素的增加或者刪 除而擴(kuò)展、縮小。請(qǐng)考慮下面這個(gè)向Vector加入元素的例子： Object obj = new Object(); Vector v = new Vector(100000); for(int I=0; I<100000; I+)  v.add(0,obj); 除非

12、有絕對(duì)充足的理由要求每次都把新元素插入到Vector的前面，否則上面的代碼對(duì)性能不利。在默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)中，Vector的初始存儲(chǔ)能力是10個(gè) 元素，如果新元素加入時(shí)存儲(chǔ)能力不足，則以后存儲(chǔ)能力每次加倍。Vector類就象StringBuffer類一樣，每次擴(kuò)展存儲(chǔ)能力時(shí)，所有現(xiàn)有的元素 都要復(fù)制到新的存儲(chǔ)空間之中。下面的代碼片段要比前面的例子快幾個(gè)數(shù)量級(jí)： Object obj = new Object(); Vector v = new Vector(100000); for(int&

13、#160;I=0; I<100000; I+)  v.add(obj); 同樣的規(guī)則也適用于Vector類的remove（）方法。由于Vector中各個(gè)元素之間不能含有“空隙”，刪除除最后一個(gè)元素之外的任意其他元素都導(dǎo)致被刪除元素之后的元素向前移動(dòng)。也就是說，從Vector刪除最后一個(gè)元素要比刪除第一個(gè)元素“開銷”低好幾倍。假設(shè)要從前面的Vector刪除所有元素，我們可以使用這種代碼： for(int I=0; I<100000; I+) v.remove(0); 但是，與

14、下面的代碼相比，前面的代碼要慢幾個(gè)數(shù)量級(jí)： for(int I=0; I<100000; I+) v.remove(v.size()-1); 從Vector類型的對(duì)象v刪除所有元素的最好方法是： v.removeAllElements();假設(shè)Vector類型的對(duì)象v包含字符串“Hello”?？紤]下面的代碼，它要從這個(gè)Vector中刪除“Hello”字符串： String s = "Hello" int i = v.in

15、dexOf(s); if(I != -1) v.remove(s);這些代碼看起來沒什么錯(cuò)誤，但它同樣對(duì)性能不利。在這段代碼中，indexOf（）方法對(duì)v進(jìn)行順序搜索尋找字符串“Hello”，remove（s）方法也要進(jìn)行同樣的順序搜索。改進(jìn)之后的版本是： String s = "Hello" int i = v.indexOf(s); if(I != -1) v.remove(i);這個(gè)版本中我們直接在remove（）方法中給出待刪除元素的精確索引位置，從而避免了第二次搜索。一個(gè)更好的版本是： String s = "Hello" v.remove(s);最后，我們?cè)賮砜匆粋€(gè)有關(guān)Vector類的代碼片段： for(int I=0; I如果v包含100，000個(gè)元素，這個(gè)代碼 片段將調(diào)用v.size（）方法100，000次。雖然size方法是一個(gè)簡(jiǎn)單的方法，但它仍舊需要一次方法調(diào)用的