java高性能优化(实例)

综述

程序的性能受到代码质量的直接影响。本篇主要介绍一些代码编写的小技巧和惯例。虽然看起来有些是微不足道的编程技巧,却可能为系统性能带来成倍的提升。

1 慎用异常

在Java开发中,经常使用try-catch进行错误捕获,但是try-catch语句对系统性能而言是非常糟糕的。虽然一次try-catch中,无法察觉到它对性能带来的损失,但是一旦try-catch语句被应用于循环或是遍历体内,就会给系统性能带来极大的伤害。
劣:

@Test
  public void test() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        int a = 0;
        for(int i=0;i<1000000000;i++){
            try {
                a++;
            }catch (Exception e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        long useTime = System.currentTimeMillis()-start;
        System.out.println("useTime:"+useTime);
    }

运行结果:useTime:10
将try-catch移到循环体外的代码,那么性能就提升了将近一半。
优:

@Test
    public void test(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        int a = 0;
        try {
            for (int i=0;i<1000000000;i++){
                a++;
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        long useTime = System.currentTimeMillis()-start;
        System.out.println(useTime);
    }

运行结果:useTime:6

2 使用局部变量

调用方法时传递的参数以及在调用中创建的临时变量都保存在栈(Stack)中,速度快。其他变量,如静态变量、实例变量等,都在堆(Heap)中创建,速度较慢。
劣:

static int aa = 0;
    @Test
    public void test(){
        long start = System.currentTimeMillis();

      for (int i=0;i<1000000000;i++){
            aa++;
        }
        long useTime = System.currentTimeMillis()-start;
        System.out.println("useTime:"+useTime);
    }

运行结果:useTime:90
将类的静态变量替换为局部变量:
优:

@Test
    public void test() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        int a = 0;
        for(int i=0;i<1000000000;i++){
            a++;
        }
        long useTime = System.currentTimeMillis()-start;
        System.out.println("useTime:"+useTime);

    }

运行结果:useTime:6

3 位运算代替乘除法

在所有的运算中,位运算是最为高效的。因此,可以尝试使用位运算代替部分算术运算,来提高系统的运行速度。最典型的就是对于整数的乘除运算优化。
劣:

@Test
    public void test() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        int a = 0;
        for(int i=0;i<1000000000;i++){
            a*=2;
            a/=2;
        }
        long useTime = System.currentTimeMillis()-start;
        System.out.println("useTime:"+useTime);
    }

运行结果:useTime:1329
将循环体中的乘除运算改为等价的位运算。
优:

@Test
    public void test(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        int aa = 0;
        for (int i=0;i<1000000000;i++){
            aa<<=1;
            aa>>=1;
        }
        long useTime = System.currentTimeMillis()-start;
        System.out.println("useTime:"+useTime);
    }

运行结果:useTime:9

4 提取表达式

在软件开发过程中,程序员很容易有意无意地让代码做一些“重复劳动”,在大部分情况下,由于计算机的高速运行,这些“重复劳动”并不会对性能构成太大的威胁,但若希望将系统性能发挥到极致,提取这些“重复劳动”相当有意义。
劣:

@Test
    public void testExpression(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        double d = Math.random();
        double a = Math.random();
        double b = Math.random();
        double e = Math.random();
        double x,y;
        for(int i=0;i<10000000;i++){
            x = d*a*b/3*4*a;
            y = e*a*b/3*4*a;
        }
        long useTime = System.currentTimeMillis()-start;
        System.out.println("useTime:"+useTime);
    }

运行结果:useTime:21
两个计算表达式的后半部分完全相同,这也意味着在每次循环中,相同部分的表达式被重新计算了。
优:

@Test
    public void testExpression99(){
        long start = System.currentTimeMillis();
        double d = Math.random();
        double a = Math.random();
        double b = Math.random();
        double e = Math.random();
        double p,x,y;
        for(int i=0;i<10000000;i++){
            p = a*b/3*4*a;
            x = d*p;
            y = e*p;
        }
        long useTime = System.currentTimeMillis()-start;
        System.out.println("useTime:"+useTime);
    }

运行结果:useTime:10

5 使用arrayCopy()

数组复制是一项使用频率很高的功能,JDK中提供了一个高效的API来实现它。
例:

@Test
    public void testArrayCopy(){
        int size = 100000;
        int[] array = new int[size];
        int[] arraydest = new int[size];
        for(int i=0;i<array.length;i++){
            array[i] = i;
        }
        long start = System.currentTimeMillis();
        for (int k=0;k<1000;k++){
            //进行复制
            System.arraycopy(array,0,arraydest,0,size);
        }
        long useTime = System.currentTimeMillis()-start;
        System.out.println("useTime:"+useTime);
    }

6 使用Buffer进行I/O操作

除NIO外,使用Java进行I/O操作有两种基本方式;

使用基于InpuStream和OutputStream的方式;
使用Writer和Reader;
无论使用哪种方式进行文件I/O,如果能合理地使用缓冲,就能有效地提高I/O的性能。

InputStream、OutputStream、Writer和Reader配套使用的缓冲组件。

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