提升 Java 应用程序的十个优化技巧-编程学习网

复杂的字符串连接操作使用 StringBuilder

职业生涯早期，在做字符串连接操作的时候，肯定会这么写：String a=c+e+d，这个Java语法糖对于开发者来说太方便了。但是如果你在循环中使用“+”，那就得小心了。

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

我们都知道String 是不可变的，因此循环中对 string 的每一次赋值都会在堆内存中创建一个新的 String 对象。在一个循环体中，反复创建多个无用的对象，不仅会占用内存空间，还会影响GC时间。所以说，如果在循环中遇到字符串拼接，就使用 StringBuilder 而不是“+”。

使用 ThreadPoolExecutor 避免手动创建线程

许多初学者喜欢在编写代码时创建线程，这是一种危险的做法。

如果这个线程的创建需要处理大量的请求，很可能导致你的程序频繁的创建和销毁线程，频繁的切换线程上下文，浪费CPU资源，甚至会耗尽内存。

因此，建议使用ThreadPoolExecutor，并配置合适的核心线程数和最大线程数。

为集合预分配适当的容量

我们都知道 ArrayList，HashMap 和 ConcurrentHashMap 等集合类是可以自动扩容的，但是这种自动扩容涉及到底层数组的复制和迁移。如果扩容频繁，肯定会影响程序的性能。所以如果你能估计出大概的容量，请直接配置初始值。

使用枚举而不是常量类

很多人特别喜欢在项目中创建一个常量类，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;
}

为什么不用枚举呢？Enum 有强制的类型验证。同时，使用枚举类的性能更高。并且使用 enum 还有更大的优势，它可以与策略模式一起使用来提高程序的可扩展性。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);
}

如代码所示，你可以根据需要动态选择一种策略来下载文件，直接调用FileType.EXCEL.download()，无需关心代码细节。

使用 NIO 代替传统 IO

传统的 IO 已经过时了。强烈推荐使用 NIO 代替传统的 IO。因为传统IO采用阻塞IO模型，请求数据后，线程从数据准备到数据可读都是阻塞的。

而且，传统IO如果要往网卡写数据，需要先把数据写到堆内存，然后再把数据拷贝到堆外的一块内存，再从用户态拷贝数据到内核状态缓冲区。最后CPU通知DMA将数据写入网卡，一共经历了3次拷贝。NiO不仅采用了multiplex IO模型，还可以使用direct memory来减少数据拷贝次数，从而提高性能。

使用移位操作

如果你看过一些JDK的源代码，比如HashMap，你会发现代码中有很多移位操作。因为JDK是比较底层的代码，对性能的追求也是极致的。在我们日常的编码中，可以用移位运算来代替一些乘除运算，比如a >> 1 代替 a / 2，a * 16 代替 a << 4。

这个技巧也能在一定程度上提高性能，但是如果你不擅长，那就不要强求，因为当代计算机的性能已经非常强大了，没必要为了一个程序而牺牲代码的可读性。

尝试使用单例模式

如果我们设计一个不需要考虑线程安全的类，请用单例模式来使用这个类，这样可以节省内存。幸运的是，对于我们使用的spring框架，Java bean默认是单例的。

降低锁粒度

假设我们有一个共享文档编辑功能，用户会同时编辑共享文档。为了保证文件的正确性，我们需要使用线程安全synchronized来保证。很多初学者可能会这样写。

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，只有一个线程可以进入同步代码块执行，其他线程只能挂起等待，即使这些线程可能写入不同的文件。我们可以通过降低锁粒度来提高性能。

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

不要随意使用静态变量

如果你熟悉JVM基础知识，那么就会知道如果一个对象被定义为静态变量，这个变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();
}

静态变量“a”的生命周期与测试类相同。只要测试类型没有被卸载，“a”的引用对象就会驻留在内存中，直到程序终止。

使用基本数据类型

在应用程序中使用基本数据类型来减少内存消耗并提高程序性能。如果可以使用 int，请不要使用其 Integer 包装类型，使用double 而不是 Double。

基本数据类型的包装类实例存放在堆内存中，每次使用都会在堆内存中创建一个。如果使用基本数据类型，数据存放在栈帧中，栈的访问速度可比堆快很多。

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