Java性能优化技巧集锦.doc

Java性能优化技巧集锦可供程序利用的资源(内存、CPU时间、网络带宽等)是有限的，优化的目的就是让程序用尽可能少的资源完成预定的任务。优化通常包含两方面的内容：减小代码的体积，提高代码的运行效率。本文讨论的主要是如何提高代码的效率。一、通用篇 “通用篇”讨论的问题适合于大多数Java应用。 1.1 不用new关键词创建类的实例 用new关键词创建类的实例时，构造函数链中的所有构造函数都会被自动调用。但如果一个对象实现了Cloneable接口，我们可以调用它的clone()方法。clone()方法不会调用任何类构造函数。 在使用设计模式(Design Pattern)的场合，如果用Factory模式创建对象，则改用clone()方法创建新的对象实例非常简单。例如，下面是Factory模式的一个典型实现： public static Credit getNewCredit() return new Credit(); 改进后的代码使用clone()方法，如下所示： private static Credit BaseCredit = new Credit(); public static Credit getNewCredit() return (Credit) BaseCredit.clone(); 上面的思路对于数组处理同样很有用。 1.2 使用非阻塞I/O 版本较低的JDK不支持非阻塞I/O API。为避免I/O阻塞，一些应用采用了创建大量线程的办法(在较好的情况下，会使用一个缓冲池)。这种技术可以在许多必须支持并发I/O流的应用中见到，如Web服务器、报价和拍卖应用等。然而，创建Java线程需要相当可观的开销。 JDK 1.4引入了非阻塞的I/O库(java.nio)。如果应用要求使用版本较早的JDK，在这里有一个支持非阻塞I/O的软件包。 1.3 慎用异常 异常对性能不利。抛出异常首先要创建一个新的对象。Throwable接口的构造函数调用名为fillInStackTrace()的本地(Native)方法，fillInStackTrace()方法检查堆栈，收集调用跟踪信息。只要有异常被抛出，VM就必须调整调用堆栈，因为在处理过程中创建了一个新的对象。 异常只能用于错误处理，不应该用来控制程序流程。 1.4 不要重复初始化变量 默认情况下，调用类的构造函数时， Java会把变量初始化成确定的值：所有的对象被设置成null，整数变量(byte、short、int、long)设置成0，float和double变量设置成0.0，逻辑值设置成false。当一个类从另一个类派生时，这一点尤其应该注意，因为用new关键词创建一个对象时，构造函数链中的所有构造函数都会被自动调用。 1.5 尽量指定类的final修饰符 带有final修饰符的类是不可派生的。在Java核心API中，有许多应用final的例子，例如java.lang.String。为String类指定final防止了人们覆盖length()方法。 另外，如果指定一个类为final，则该类所有的方法都是final。Java编译器会寻找机会内联(inline)所有的final方法(这和具体的编译器实现有关)。此举能够使性能平均提高50%。 1.6 尽量使用局部变量 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，速度较快。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。另外，依赖于具体的编译器/JVM，局部变量还可能得到进一步优化。请参见尽可能使用堆栈变量。 1.7 乘法和除法 考虑下面的代码： for (val = 0; val 100000; val +=5) alterX = val * 8; myResult = val * 2; 用移位操作替代乘法操作可以极大地提高性能。下面是修改后的代码： for (val = 0; val 100000; val += 5) alterX = val 3; myResult = val 0) try Thread.sleep(milliseconds); / 暂停线程 atch (Exception ex) synchronized(lastOne.running) / 等待上一事件结束 if (lastOne.time != time) / 只处理最后一个事件 return; ).start(); private static Hashtable e_queue = new Hashtable(); private static class LastOne public long time=0; public Object running = new Object(); 3.6 使用双缓冲区 在屏幕之外的缓冲区绘图，完成后立即把整个图形显示出来。由于有两个缓冲区，所以程序可以来回切换。这样，我们可以用一个低优先级的线程负责画图，使得程序能够利用空闲的CPU时间执行其他任务。下面的伪代码片断示范了这种技术。 Graphics myGraphics; Image myOffscreenImage = createImage(size().width, size().height); Graphics offscreenGraphics = myOffscreenImage.getGraphics(); offscreenGraphics.drawImage(img, 50, 50, this); myGraphics.drawImage(myOffscreenImage, 0, 0, this); 3.7 使用BufferedImage Java JDK 1.2使用了一个软显示设备，使得文本在不同的平台上看起来相似。为实现这个功能，Java必须直接处理构成文字的像素。由于这种技术要在内存中大量地进行位复制操作，早期的JDK在使用这种技术时性能不佳。为解决这个问题而提出的Java标准实现了一种新的图形类型，即BufferedImage。 BufferedImage子类描述的图形带有一个可访问的图形数据缓冲区。一个BufferedImage包含一个ColorModel和一组光栅图形数据。这个类一般使用RGB(红、绿、蓝)颜色模型，但也可以处理灰度级图形。它的构造函数很简单，如下所示： public BufferedImage (int width, int height, int imageType) ImageType允许我们指定要缓冲的是什么类型的图形，比如5-位RGB、8-位RGB、灰度级等。 3.8 使用VolatileImage 许多硬件平台和它们的操作系统都提供基本的硬件加速支持。例如，硬件加速一般提供矩形填充功能，和利用CPU完成同一任务相比，硬件加速的效率更高。由于硬件加速分离了一部分工作，允许多个工作流并发进行，从而缓解了对CPU和系统总线的压力，使得应用能够运行得更快。利用VolatileImage可以创建硬件加速的图形以及管理图形的内容。由于它直接利用低层平台的能力，性能的改善程度主要取决于系统使用的图形适配器。VolatileImage的内容随时可能丢失，也即它是“不稳定的(volatile)”。因此，在使用图形之前，最好检查一下它的内容是否丢失。VolatileImage有两个能够检查内容是否丢失的方法： public abstract int validate(GraphicsConfiguration gc);public abstract Boolean contentsLost(); 每次从VolatileImage对象复制内容或者写入VolatileImage时，应该调用validate()方法。contentsLost()方法告诉我们，自从最后一次validate()调用之后，图形的内容是否丢失。 虽然VolatileImage是一个抽象类，但不要从它这里派生子类。VolatileImage应该通过Component.createVolatileImage()或者GraphicsConfiguration.createCompatibleVolatileImage()方法创建。 3.9 使用Window Blitting 进行滚动操作时，所有可见的内容一般都要重画，从而导致大量不必要的重画工作。许多操作系统的图形子系统，包括WIN32 GDI、MacOS和X/Windows，都支持Window Blitting技术。Window Blitting技术直接在屏幕