Java Rules 3

1. 检查参数有效性

对所有的函数方法的入参进行有效性判断,参数如果不符合条件,则不能在第一时间发现问题,可能在后期发生一些莫名的问题,所以最好在进入方法的时候就进行参数有效性判断,对于不符合的参数第一时间返回报错信息。简而言之,每当编写方法或者构造函数的时候,应该考虑参数有哪些限制,应该把这些限制写到文档中,并在每个方法的开头处,通过显式的检查来实施限制,养成这样的习惯很重要。

2. 精确计算不要使用float和double

float和double是为了科学计算和工程计算而设计的,为了在常见的数值范围内提供较为精确的计算而设计的,float和double只能在一定精度范围内进行精确计算,一旦数据超出范围就会发生计算精确问题,导致计算结果不准确的问题。

遇到这种涉及到精确计算的问题,可以使用BigDecimal或者int、long进行计算。 通过这三种数据类型进行的计算可以避免精度缺失的问题。之前在好多项目中都碰到了这样精度缺失的问题,因为精度问题一般都是偶发的,不是必现测试有时候也很难测试出来,所以开发人员在开发阶段一定要注意这个问题。

3. 减少使用String类型

现在我们从文件、网络或者其他输入设备,获取到数据的时候通常会以字符串的形式存在。很多开发人员为了方便常常直接将字符串存储下来。但是只有当这些数据是用来展示的文本信息时,这样保存字符串是合理的,如果这段数据是用来计算的最好定义为适合的数据类型,例如float、BigDecimal、int等。

使用适当类型的好处在于,当后续在操作相关数据的时候不需要进行类型转化,可以避免类型转化导致的问题,可以提高数据处理性能,也能提前发现一些数据本身的问题,因为都按照字符串存储后会隐藏很多数据的问题。

4. 使用StringBuilder替代String +

字符串合并这个功能,基本上在绝大部分的代码中都会涉及,开发人员一般会简单的时候用+号来连接多个字符串,不管连接多少个字符串都是+,但是知道字符串相加做了什么的朋友应该会说可以用StringBuilder替代。String a = "hello " + "world!";这句代码其实一共创建了3个String的对象,“hello”, "world!", "hello world!"。如果字符串+的越多那么创建的对象就越多,下面我们看看StringBuilder如何实现字符串拼接:

StringBuilder a = new StringBuilder("hello ");
a.append("world!");

整个过程中,一共只创建了一个StringBuilder的对象,就算后面又拼接很多对象还是只存在一个对象。这里再介绍下StringBuffer和StringBuilder的区别,StringBuffer是线程安全的,StringBuilder是非线程安全的,所以在字符串操作比较多的场景最好用StringBuilder替代String +。

5. 对于编程错误使用runtime exception

异常一共有3种类型,运行时异常runtime-exception、检查异常checked-exception、错误error。如何使用运行时异常和检查异常大家都有很多争执,因为这两类确实存在大量混用的情况,并且这两种大家也不是分的很清楚,其实可以遵守一个大原则,对于调用者可以恢复的异常,通常使用检查异常,这需要开发者在catch中去捕获并进行处理,当然也可以catch到了以后统一处理。对于运行时异常和错误最好是中止运行并抛出错误,不要继续执行,继续执行可能危害更大。

6. 同步访问共享的可变数据

计算机在执行程序时,每条指令都是在CPU中执行的,而执行指令过程中,势必涉及到数据的读取和写入。由于程序运行过程中的临时数据是存放在主存(物理内存)当中的,这时就存在一个问题,由于CPU执行速度很快,而从内存读取数据和向内存写入数据的过程跟CPU执行指令的速度比起来要慢的多,因此如果任何时候对数据的操作都要通过和内存的交互来进行,会大大降低指令执行的速度。因此在CPU里面就有了高速缓存。

也就是,当程序在运行过程中,会将运算需要的数据从主存复制一份到CPU的高速缓存当中,那么CPU进行计算时就可以直接从它的高速缓存读取数据和向其中写入数据,当运算结束之后,再将高速缓存中的数据刷新到主存当中。举个简单的例子,比如下面的这段代码:a= a +1

当线程执行这个语句时,会先从主存当中读取i的值,然后复制一份到高速缓存当中,然后CPU执行指令对i进行加1操作,然后将数据写入高速缓存,最后将高速缓存中i最新的值刷新到主存当中。

这个代码在单线程中运行是没有任何问题的,但是在多线程中运行就会有问题了。在多核CPU中,每条线程可能运行于不同的CPU中,因此每个线程运行时有自己的高速缓存(对单核CPU来说,其实也会出现这种问题,只不过是以线程调度的形式来分别执行的)。

线程1先从主存中读取a,并写入cpu高速缓存,a在高速缓存中加1后再写入主存,如果在线程1写入主存,之前线程2读取主存就会存在问题。

synchronized声明的变量和方法都是只能够单个线程去访问,这样可以保证线程安全。当多个线程共享可变数据的时候,每个读或者写数据的线程都必须执行同步。如果没有同步,就无法保证一个线程所做的修改可以被另一个线程获知。未能同步共享可变数据会造成程序的安全性问题。这样的问题很难调试,并且在不同的虚拟机上可能效果还不一样。如果只是线程之间的交互通讯,而不需要互斥,那么volatile就是一种比较好的同步形式,保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是立即可见的,但是volatile只是保证了其他线程的立即可见性,并不能完全保证操作的原子性。

7. 避免过度同步

同步会导致整体并发性能下降,因为当有线程操作同步对象的时候,系统会自动加锁,导致多线程并发的时候线程阻塞。所以对于需要高并发的系统,要尽量减少同步操作。对于同步操作可以使用一些经过优化的线程安全的同步类例如ConcurrentHashMap、AtomicLong等,这些类都是经过线程安全优化的,所以整体性能比用synchronized声明性能要高很多。

8. 线程池使用FixedThreadPool而不用CachedThreadPool

在日常开发过程中经常会使用到线程池,常用的线程池一般是使用concurrent库中的线程池,jdk也提供了常用的线程池,SingleThredPool、FixedThreadPool、CachedThreadPool,当然也可以继承ThreadPool去自定义线程池,一般来说用jdk提供的这几个足够了。其中SingleThredPool不解释了,大家容易用错的是FixedThreadPool和CachedThreadPool,FixedThreadPool很好理解就是固定线程池,这种线程池只要被new出来以后就自动创建了初始化设置的固定线程数,相对来说比较好控制,当线程空闲的时候也不会释放内存资源,但是CachedThreadPool就不一样了,一旦被new出来后,默认会启动一个线程,后续如果有新的线程请求后就会在线程池再创建新的线程,一旦线程使用完毕就会放回线程池,除非是jvm发现长时间不用才会GC回收,否则一旦线程池中线程不够用就会自动创建,这种线程池表面上看挺不错的会自动创建线程,也不需要提前设定好线程数,但是在大并发的情况下可能大并发请求的瞬间就崩溃了,因为CachedThreadPool线程池会一下子创建太多的线程,导致JVM出现OOM。所以在日常使用过程中还是尽量不要使用CachedThreadPool而是根据压测数据和日常的访问量定义好线程数使用FixedThreadPool。

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