Java代碼的優(yōu)化方法

如何優(yōu)化java代碼？相信很多新手小白對(duì)代碼優(yōu)化的了解處于懵懂狀態(tài)，小編給你幾點(diǎn)建議，通過(guò)幾點(diǎn)建議，希望你能收獲更多。如下資料是關(guān)于Java代碼優(yōu)化方法的內(nèi)容。

1 .只做有目的性的優(yōu)化

大型軟件系統(tǒng)肯定非常關(guān)注性能問(wèn)題。雖然我們希望能夠?qū)懗鲎罡咝У拇a，但很多時(shí)候，如果想對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化，我們卻無(wú)從下手。例如，下面的這段代碼會(huì)影響到性能嗎?
public void processIntegers(List<Integer> integers) {

for (Integer value: integers) {
    for (int i = integers.size() - 1; i >= 0; i--) {
        value += integers.get(i);
    }
}

}
這就得視情況而定了。上面這段代碼可以看出它的處理算法是O(n3)(使用 大O符號(hào) )，其中n是list集合的大小。如果n只有5，那么就不會(huì)有問(wèn)題，只會(huì)執(zhí)行25次迭代。但如果n是10萬(wàn)，那可能會(huì)影響性能了。請(qǐng)注意，即使這樣我們也不能判定肯定會(huì)有問(wèn)題。盡管此方法需要執(zhí)行10億次邏輯迭代，但會(huì)不會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生影響仍然有待討論。

例如，假設(shè)客戶端是在它自己的線程中執(zhí)行這段代碼，并且異步等待計(jì)算完成，那么它的執(zhí)行時(shí)間有可能是可以接受的。同樣，如果系統(tǒng)部署在了生產(chǎn)環(huán)境上，但是沒(méi)有客戶端進(jìn)行調(diào)用，那我們根本沒(méi)必要去對(duì)這段代碼進(jìn)行優(yōu)化，因?yàn)閴焊筒粫?huì)消耗系統(tǒng)的整體性能。事實(shí)上，優(yōu)化性能以后系統(tǒng)會(huì)變得更加復(fù)雜，悲劇的是系統(tǒng)的性能卻沒(méi)有因此而提高。

最重要的是天下沒(méi)有免費(fèi)的午餐，因此為了降低代價(jià)，我們通常會(huì)通過(guò)類似于緩存、循環(huán)展開(kāi)或預(yù)計(jì)算值這類技術(shù)去實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，這樣反而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也降低了代碼的可讀性。如果這種優(yōu)化可以提高系統(tǒng)的性能，那么即使變得復(fù)雜，那也是值得的，但是做決定之前，必須首先知道這兩條信息：

性能要求是什么
性能瓶頸在哪里
首先我們需要清楚地知道性能要求是什么。如果最終是在要求以內(nèi)，并且最終用戶也沒(méi)有提出什么異議，那么就沒(méi)有必要進(jìn)行性能優(yōu)化。但是，當(dāng)添加了新功能或者系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量達(dá)到一定規(guī)模以后就必須進(jìn)行優(yōu)化了，否則可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

在這種情況下，不應(yīng)該靠直覺(jué)，也不應(yīng)該依靠檢查。因?yàn)榧词故窍馦artin Fowler這樣有經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)人員也容易做一些錯(cuò)誤的優(yōu)化，正如在 重構(gòu) (第70頁(yè))一文中解釋的那樣：

引用

如果分析了足夠多的程序以后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)關(guān)于性能的有趣之處在于，大部分時(shí)間都浪費(fèi)在了系統(tǒng)中的一小部分代碼中里面。如果對(duì)所有代碼進(jìn)行了同樣的優(yōu)化，那么最終結(jié)果就是浪費(fèi)了90%的優(yōu)化，因?yàn)閮?yōu)化過(guò)以后的代碼運(yùn)行得頻率并不多。因?yàn)闆](méi)有目標(biāo)而做的優(yōu)化所耗費(fèi)的時(shí)間，都是在浪費(fèi)時(shí)間。

作為一名身經(jīng)百戰(zhàn)的開(kāi)發(fā)人員，我們應(yīng)該認(rèn)真對(duì)待這一觀點(diǎn)。第一次猜測(cè)不僅沒(méi)有提高系統(tǒng)的性能，而且90%的開(kāi)發(fā)時(shí)間完全是浪費(fèi)了。相反，我們應(yīng)該在生產(chǎn)環(huán)境(或者預(yù)生產(chǎn)環(huán)境中)執(zhí)行常見(jiàn)用例，并找出在執(zhí)行過(guò)程中是哪部分在消耗系統(tǒng)資源，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行 配置 。例如消耗大部分資源的代碼只占了10%，那么優(yōu)化其余90%的代碼就是浪費(fèi)時(shí)間。

根據(jù)分析結(jié)果，要想使用這些知識(shí)，我們應(yīng)該從最常見(jiàn)的情況入手。因?yàn)檫@將確保實(shí)際付出的努力最終是可以提高系統(tǒng)的性能。每次優(yōu)化后，都應(yīng)該重復(fù)分析步驟。因?yàn)檫@不僅可以確保系統(tǒng)的性能真的得到了改善，也可以看出再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化后，性能瓶頸是在哪個(gè)部分(因?yàn)榻鉀Q完一個(gè)瓶頸以后,其它瓶頸可能消耗系統(tǒng)更多的整體資源)。需要注意的是，在現(xiàn)有瓶頸中花費(fèi)的時(shí)間百分比很可能會(huì)增加，因?yàn)槭Ｏ碌钠款i是暫時(shí)不變的，而且隨著目標(biāo)瓶頸的消除，整個(gè)執(zhí)行時(shí)間應(yīng)該會(huì)減少。

盡管在Java系統(tǒng)中想要對(duì)概要文件進(jìn)行全面檢查需要很大的容量，但是還是有一些很常見(jiàn)的工具可以幫助發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的性能熱點(diǎn)，這些工具包括 JMeter 、 AppDynamics 和 YourKit 。另外，還可以參見(jiàn)DZone的 性能監(jiān)測(cè)指南 ，獲取更多關(guān)于Java程序性能優(yōu)化的信息。

雖然性能是許多大型軟件系統(tǒng)一個(gè)非常重要的組成部分，也成為產(chǎn)品交付管道中自動(dòng)化測(cè)試套件的一部分，但是還是不能夠盲目的且沒(méi)有目的的進(jìn)行優(yōu)化。相反，應(yīng)該對(duì)已經(jīng)掌握的性能瓶頸進(jìn)行特定的優(yōu)化。這不僅可以幫助我們避免增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且還讓我們少走彎路，不去做那些浪費(fèi)時(shí)間的優(yōu)化。

2.常量盡量使用枚舉

需要用戶列出一組預(yù)定義或常量值的場(chǎng)景有很多，例如在web應(yīng)用程序中可能遇到的HTTP響應(yīng)代碼。最常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)之一是新建類，該類里面有很多靜態(tài)的final類型的值，每個(gè)值都應(yīng)該有一句注釋，描述該值的含義是什么:

public class HttpResponseCodes {
public static final int OK = 200;
public static final int NOT_FOUND = 404;
public static final int FORBIDDEN = 403;
}
if (getHttpResponse().getStatusCode() == HttpResponseCodes.OK) {
// Do something if the response code is OK
}
能夠有這種思路就已經(jīng)非常好了，但這還是有一些缺點(diǎn)：

沒(méi)有對(duì)傳入的整數(shù)值進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn)
由于是基本數(shù)據(jù)類型，因此不能調(diào)用狀態(tài)代碼上的方法
在第一種情況下只是簡(jiǎn)單的創(chuàng)建了一個(gè)特定的常量來(lái)表示特殊的整數(shù)值，但并沒(méi)有對(duì)方法或變量進(jìn)行限制，因此使用的值可能會(huì)超出定義的范圍。例如:

public class HttpResponseHandler {
public static void printMessage(int statusCode) {
System.out.println("Recieved status of " + statusCode);
}
}
HttpResponseHandler.printMessage(15000);
盡管15000并不是有效的HTTP響應(yīng)代碼，但是由于服務(wù)器端也沒(méi)有限制客戶端必須提供有效的整數(shù)。在第二種情況下，我們沒(méi)有辦法為狀態(tài)代碼定義方法。例如，如果想要檢查給定的狀態(tài)代碼是否是一個(gè)成功的代碼，那就必須定義一個(gè)單獨(dú)的函數(shù):

public class HttpResponseCodes {
public static final int OK = 200;
public static final int NOT_FOUND = 404;
public static final int FORBIDDEN = 403;
public static boolean isSuccess(int statusCode) {
return statusCode >= 200 && statusCode < 300;
}
}
if (HttpResponseCodes.isSuccess(getHttpResponse().getStatusCode())) {
// Do something if the response code is a success code
}
為了解決這些問(wèn)題，我們需要將常量類型從基本數(shù)據(jù)類型改為自定義類型，并只允許自定義類的特定對(duì)象。這正是 Java枚舉(enum) 的用途。使用enum，我們可以一次性解決這兩個(gè)問(wèn)題:

public enum HttpResponseCodes {
OK(200),
FORBIDDEN(403),
NOT_FOUND(404);
private final int code;
HttpResponseCodes(int code) {
this.code = code;
}
public int getCode() {
return code;
}
public boolean isSuccess() {
return code >= 200 && code < 300;
}
}
if (getHttpResponse().getStatusCode().isSuccess()) {
// Do something if the response code is a success code
}
同樣，現(xiàn)在還可以要求在調(diào)用方法的時(shí)候提供必須有效的狀態(tài)代碼：

public class HttpResponseHandler {
public static void printMessage(HttpResponseCode statusCode) {
System.out.println("Recieved status of " + statusCode.getCode());
}
}
HttpResponseHandler.printMessage(HttpResponseCode.OK);
值得注意的是，舉這個(gè)例子事項(xiàng)說(shuō)明如果是常量，則應(yīng)該盡量使用枚舉，但并不是說(shuō)什么情況下都應(yīng)該使用枚舉。在某些情況下，可能希望使用一個(gè)常量來(lái)表示某個(gè)特殊值，但是也允許提供其它的值。例如，大家可能都知道圓周率，我們可以用一個(gè)常量來(lái)捕獲這個(gè)值(并重用它):

public class NumericConstants {
public static final double PI = 3.14;
public static final double UNIT_CIRCLE_AREA = PI PI;
}
public class Rug {
private final double area;
public class Run(double area) {
this.area = area;
}
public double getCost() {
return area 2;
}
}
// Create a carpet that is 4 feet in diameter (radius of 2 feet)
Rug fourFootRug = new Rug(2 * NumericConstants.UNIT_CIRCLE_AREA);
因此，使用枚舉的規(guī)則可以歸納為:

當(dāng)所有可能的離散值都已經(jīng)提前知道了，那么就可以使用枚舉

再拿上文中所提到的HTTP響應(yīng)代碼為例，我們可能知道HTTP狀態(tài)代碼的所有值(可以在RFC 7231中找的到，它定義了HTTP 1.1協(xié)議)。因此使用了枚舉。在計(jì)算圓周率的情況下，我們不知道關(guān)于圓周率的所有可能值(任何可能的double都是有效的)，但同時(shí)又希望為圓形的rugs創(chuàng)建一個(gè)常量，使計(jì)算更容易(更容易閱讀);因此定義了一系列常量。

如果不能提前知道所有可能的值，但是又希望包含每個(gè)值的字段或方法，那么最簡(jiǎn)單的方法就是可以新建一個(gè)類來(lái)表示數(shù)據(jù)。盡管沒(méi)有說(shuō)過(guò)什么場(chǎng)景應(yīng)該絕對(duì)不用枚舉，但要想知道在什么地方、什么時(shí)間不使用枚舉的關(guān)鍵是提前意識(shí)到所有的值，并且禁止使用其他任何值。

3.重新定義類里面的equals()方法

對(duì)象識(shí)別可能是一個(gè)很難解決的問(wèn)題：如果兩個(gè)對(duì)象在內(nèi)存中占據(jù)相同的位置，那么它們是相同的嗎?如果它們的id相同，它們是相同的嗎?或者如果所有的字段都相等呢?雖然每個(gè)類都有自己的標(biāo)識(shí)邏輯，但是在系統(tǒng)中有很多西方都需要去判斷是否相等。例如，有如下的一個(gè)類，表示訂單購(gòu)買…

public class Purchase {
private long id;
public long getId() {
return id;
}
public void setId(long id) {
this.id = id;
}
}
……就像下面寫的這樣，代碼中肯定有很多地方都是類似于的:

Purchase originalPurchase = new Purchase();
Purchase updatedPurchase = new Purchase();
if (originalPurchase.getId() == updatedPurchase.getId()) {
// Execute some logic for equal purchases
}
這些邏輯調(diào)用的越多(反過(guò)來(lái)，違背了 DRY原則 )，Purchase類的身份信息也會(huì)變得越來(lái)越多。如果出于某種原因，更改了Purchase類的身份邏輯(例如，更改了標(biāo)識(shí)符的類型)，則需要更新標(biāo)識(shí)邏輯所在的位置肯定也非常多。

我們應(yīng)該在類的內(nèi)部初始化這個(gè)邏輯，而不是通過(guò)系統(tǒng)將Purchase類的身份邏輯進(jìn)行過(guò)多的傳播。乍一看，我們可以創(chuàng)建一個(gè)新的方法，比如isSame，這個(gè)方法的入?yún)⑹且粋€(gè)Purchase對(duì)象，并對(duì)每個(gè)對(duì)象的id進(jìn)行比較，看看它們是否相同:

public class Purchase {
private long id;
public boolean isSame(Purchase other) {
return getId() == other.gerId();  
}
}
雖然這是一個(gè)有效的解決方案，但是忽略了Java的內(nèi)置功能:使用equals方法。Java中的每個(gè)類都是繼承了Object類，雖然是隱式的，因此同樣也就繼承了equals方法。默認(rèn)情況下，此方法將檢查對(duì)象標(biāo)識(shí)(內(nèi)存中相同的對(duì)象)，如JDK中的對(duì)象類定義(version 1.8.0_131)中的以下代碼片段所示:

public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}
這個(gè)equals方法充當(dāng)了注入身份邏輯的自然位置(通過(guò)覆蓋默認(rèn)的equals實(shí)現(xiàn)):

public class Purchase {
private long id;
public long getId() {
return id;
}
public void setId(long id) {
this.id = id;}
@Override
br/>@Override<br/public double getIntestRate() {
return 0.03;}
@Override
br/>@Override<br/public double getIntestRate() {
return 0.04;}
@Override
br/>@Override<br/public double getIntestRate() {
return 0.05;}
@Override<br/" rel="nofollow">br/>}
@Override<br/public boolean supportsDeposits() {
return false;
}
}
這不僅將每個(gè)帳戶特有的信息封裝到了到自己的類中，而且還支持用戶可以在兩種重要的方式中對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行變化。首先，如果想要添加一個(gè)新的銀行帳戶類型，只需創(chuàng)建一個(gè)新的具體類，實(shí)現(xiàn)了BankAccount的接口，給出兩個(gè)方法的具體實(shí)現(xiàn)就可以了。在條件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們必須在枚舉中添加一個(gè)新值，在兩個(gè)方法中添加新的case語(yǔ)句，并在每個(gè)case語(yǔ)句下插入新帳戶的邏輯。

其次，如果我們希望在BankAccount接口中添加一個(gè)新方法，我們只需在每個(gè)具體類中添加新方法。在條件設(shè)計(jì)中，我們必須復(fù)制現(xiàn)有的switch語(yǔ)句并將其添加到我們的新方法中。此外，我們還必須在每個(gè)case語(yǔ)句中添加每個(gè)帳戶類型的邏輯。

在數(shù)學(xué)上，當(dāng)我們創(chuàng)建一個(gè)新方法或添加一個(gè)新類型時(shí)，我們必須在多態(tài)和條件設(shè)計(jì)中做出相同數(shù)量的邏輯更改。例如，如果我們?cè)诙鄳B(tài)設(shè)計(jì)中添加一個(gè)新方法，我們必須將新方法添加到所有n個(gè)銀行帳戶的具體類中，而在條件設(shè)計(jì)中，我們必須在我們的新方法中添加n個(gè)新的case語(yǔ)句。如果我們?cè)诙鄳B(tài)設(shè)計(jì)中添加一個(gè)新的account類型，我們必須在BankAccount接口中實(shí)現(xiàn)所有的m數(shù)，而在條件設(shè)計(jì)中，我們必須向每個(gè)m現(xiàn)有方法添加一個(gè)新的case語(yǔ)句。

雖然我們必須做的改變的數(shù)量是相等的，但變化的性質(zhì)卻是完全不同的。在多態(tài)設(shè)計(jì)中，如果我們添加一個(gè)新的帳戶類型并且忘記包含一個(gè)方法，編譯器會(huì)拋出一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)槲覀儧](méi)有在我們的BankAccount接口中實(shí)現(xiàn)所有的方法。在條件設(shè)計(jì)中，沒(méi)有這樣的檢查，以確保每個(gè)類型都有一個(gè)case語(yǔ)句。如果添加了新類型，我們可以簡(jiǎn)單地忘記更新每個(gè)switch語(yǔ)句。這個(gè)問(wèn)題越嚴(yán)重，我們就越重復(fù)我們的switch語(yǔ)句。我們是人類，我們傾向于犯錯(cuò)誤。因此，任何時(shí)候，只要我們可以依賴編譯器來(lái)提醒我們錯(cuò)誤，我們就應(yīng)該這么做。

關(guān)于這兩種設(shè)計(jì)的第二個(gè)重要注意事項(xiàng)是它們?cè)谕獠渴堑韧?。例如，如果我們想要檢查一個(gè)支票帳戶的利率，條件設(shè)計(jì)就會(huì)類似如下:

BankAccount checkingAccount = new BankAccount(BankAccountType.CHECKING);
System.out.println(checkingAccount.getInterestRate()); // Output: 0.03
相反，多態(tài)設(shè)計(jì)將類似如下:

BankAccount checkingAccount = new CheckingAccount();
System.out.println(checkingAccount.getInterestRate()); // Output: 0.03
從外部的角度來(lái)看，我們只是在BankAccount對(duì)象上調(diào)用getintereUNK()。如果我們將創(chuàng)建過(guò)程抽象為一個(gè)工廠類的話，這將更加明顯:

public class ConditionalAccountFactory {
public static BankAccount createCheckingAccount() {
return new BankAccount(BankAccountType.CHECKING);
}
}
public class PolymorphicAccountFactory {
public static BankAccount createCheckingAccount() {
return new CheckingAccount();
}
}
// In both cases, we create the accounts using a factory
BankAccount conditionalCheckingAccount = ConditionalAccountFactory.createCheckingAccount();
BankAccount polymorphicCheckingAccount = PolymorphicAccountFactory.createCheckingAccount();
// In both cases, the call to obtain the interest rate is the same
System.out.println(conditionalCheckingAccount.getInterestRate()); // Output: 0.03
System.out.println(polymorphicCheckingAccount.getInterestRate()); // Output: 0.03
將條件邏輯替換成多態(tài)類是非常常見(jiàn)的，因此已經(jīng)發(fā)布了將條件語(yǔ)句重構(gòu)為多態(tài)類的方法。這里就有一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。此外， 馬丁·福勒(Martin Fowler)的《重構(gòu)》 (p . 255)也描述了執(zhí)行這個(gè)重構(gòu)的詳細(xì)過(guò)程。

以上就是Java代碼優(yōu)化方法的詳細(xì)內(nèi)容了，看完之后是否有所收獲呢？如果想了解更多相關(guān)內(nèi)容，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊！