Java性能优化技巧集锦
- 摘要：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
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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 << 1;
}
修改后的代码不再做乘以8的操作，而是改用等价的左移3位操作，每左移1位相当于乘以2。相应地，右移1位操作相当于除以
2。值得一提的是，虽然移位 操作速度快，但可能使代码比较难于理解，所以最好加上一些注释。
二、J2EE篇
前面介绍的改善性能技巧适合于大多数Java应用，接下来要讨论的问题适合于使用JSP、EJB或JDBC的应用。
2.1 使用缓冲标记
一些应用服务器加入了面向JSP的缓冲标记功能。例如，BEA的WebLogic Server从6.0版本开始支持这个功能，Open Symphony工程也同样支持这个功能。JSP缓冲标记既能够缓冲页面片断，也能够缓冲整个页面。当JSP页面执行时，如果目标片断已经在缓冲之中，则 生成该片断的代码就不用再执行。页面级缓冲捕获对指定URL的请求，并缓冲整个结果页面。对于购物篮、目录以及门户网站的主页来说，这个功能极其有用。对 于这类应用，页面级缓冲能够保存页面执行的结果，供后继请求使用。
对于代码逻辑复杂的页面，利用缓冲标记提高性能的效果比较明显；反之，效果可能略逊一筹。
2.2 始终通过会话Bean访问实体Bean
直接访问实体Bean不利于性能。当客户程序远程访问实体Bean时，每一个get方法都是一个远程调用。访问实体Bean的会话Bean是本地的， 能够把所有数据组织成一个结构，然后返回它的值。 用会话Bean封装对实体Bean的访问能够改进事务管理，因为会话Bean只有在到达事务边界时才会提交。每一个对get方法的直接调用产生一个事 务，容器将在每一个实体Bean的事务之后执行一个“装入-读取”操作。
一些时候，使用实体Bean会导致程序性能不佳。如果实体Bean的唯一用途就是提取和更新数据，改成在会话Bean之内利用JDBC访问数据库可以 得到更好的性能。
2.3 选择合适的引用机制
在典型的JSP应用系统中，页头、页脚部分往往被抽取出来，然后根据需要引入页头、页脚。当前，在JSP页面中引入外部资源的方法主要有两种： include指令，以及include动作。 include指令：例如 。该指令在编译时引入指定的资源。在编译之前，带有include指令的页面和指定的资源被合并成一个文件。被引用的外部资源在编译时就确定，比运行时才 确定资源更高效。
include动作：例如 。该动作引入指定页面执行后生成的结果。由于它在运行时完成，因此对输出结果的控制更加灵活。但时，只有当被引用的内容频繁地改变时，或者在对主页面的请 求没有出现之前，被引用的页面无法确定时，使用include动作才合算。
2.4 在部署描述器中设置只读属性
实体Bean的部署描述器允许把所有get方法设置成“只读”。当某个事务单元的工作只包含执行读取操作的方法时，设置只读属性有利于提高性能，因为 容器不必再执行存储操作。
2.5 缓冲对EJB Home的访问
EJB Home接口通过JNDI名称查找获得。这个操作需要相当可观的开销。JNDI查找最好放入Servlet的init()方法里面。如果应用中多处频繁地 出现EJB访问，最好创建一个EJBHomeCache类。EJBHomeCache类一般应该作为singleton实现。
2.6 为EJB实现本地接口
本地接口是EJB 2.0规范新增的内容，它使得Bean能够避免远程调用的开销。请考虑下面的代码。
PayBeanHome home = (PayBeanHome) javax.rmi.PortableRemoteObject.narrow (ctx.lookup ("PayBeanHome"), PayBeanHome.class);
PayBean bean = (PayBean) javax.rmi.PortableRemoteObject.narrow (home.create(), PayBean.class);
第一个语句表示我们要寻找Bean的Home接口。这个查找通过JNDI进行，它是一个RMI调用。然后，我们定位远程对象，返回代理引用，这也是一 个RMI调用。第二个语句示范了如何创建一个实例，涉及了创建IIOP请求并在网络上传输请求的stub程序，它也是一个RMI调用。
要实现本地接口，我们必须作如下修改：
方法不能再抛出java.rmi.RemoteException异常，包括从RemoteException派生的异常，比如 TransactionRequiredException、TransactionRolledBackException和 NoSuchObjectException。EJB提供了等价的本地异常，如TransactionRequiredLocalException、 TransactionRolledBackLocalException和NoSuchObjectLocalException。
所有数据和返回值都通过引用的方式传递，而不是传递值。
本地接口必须在EJB部署的机器上使用。简而言之，客户程序和提供服务的组件必须在同一个JVM上运行。
如果Bean实现了本地接口，则其引用不可串行化。
2.7 生成主键
在EJB之内生成主键有许多途径，下面分析了几种常见的办法以及它们的特点。
利用数据库内建的标识机制(SQL Server的IDENTITY或Oracle的SEQUENCE)。这种方法的缺点是EJB可移植性差。
由实体Bean自己计算主键值(比如做增量操作)。它的缺点是要求事务可串行化，而且速度也较慢。
利用NTP之类的时钟服务。这要求有面向特定平台的本地代码，从而把Bean固定到了特定的OS之上。另外，它还导致了这样一种可能，即在多CPU的 服务器上，同一个毫秒之内生成了两个主键。
借鉴Microsoft的思路，在Bean中创建一个GUID。然而，如果不求助于JNI，Java不能确定网卡的MAC地址；如果使用JNI，则程 序就要依赖于特定的OS。
还有其他几种办法，但这些办法同样都有各自的局限。似乎只有一个答案比较理想：结合运用RMI和JNDI。先通过RMI注册把RMI远程对象绑定到 JNDI树。客户程序通过JNDI进行查找。下面是一个例子：
public class keyGenerator extends UnicastRemoteObject
implements Remote
{
private static long KeyValue = System.currentTimeMillis();
public static synchronized long getKey() throws RemoteException
{
return KeyValue++;
}
2.8 及时清除不再需要的会话
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