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Java編程性能優(yōu)化技巧分享
針對(duì)大家的提問(wèn)Java編程性能優(yōu)化技巧有哪些，小編特意收集了以下的解答內(nèi)容，希望對(duì)您有所幫助!更多內(nèi)容請(qǐng)關(guān)注應(yīng)屆畢業(yè)生考試網(wǎng)!
1、字符串優(yōu)化處理
(1)String類(lèi)的特點(diǎn)：不變性、針對(duì)常量池的優(yōu)化(String.intern()方法的意義)
(2)subString方法的內(nèi)存泄漏:
(3)字符串分割和查找不要使用split函數(shù)，效率低，而是使用StringTokenizer或者indexOf結(jié)合subString()函數(shù)完成分割。
(4)用charAt()方法代替startWith()方法。
(5)對(duì)于靜態(tài)字符串或者變量字符串的連接操作，Java在編譯的時(shí)候會(huì)進(jìn)行徹底的優(yōu)化，將多個(gè)連接操作的字符串在編譯時(shí)合成一個(gè)單獨(dú)的字符串，而不是生成大量的String實(shí)例。只生成一個(gè)對(duì)象。
(6)在無(wú)需考慮線程安全情況下盡量使用StringBuilder。
(7)StringBuffer和StringBuilder初始化的時(shí)候都可以設(shè)置一個(gè)初始值，默認(rèn)是16B。如果字符串的長(zhǎng)度大于16B的時(shí)候，則需要進(jìn)行擴(kuò)容。擴(kuò)容策略是將原有的容量大小翻倍，以新的容量申請(qǐng)內(nèi)存空間，建立char數(shù)組，然后將數(shù)組中的內(nèi)容復(fù)制到這個(gè)新的數(shù)組中，使用Arrays.copyOf()函數(shù)。因此，如果能預(yù)先評(píng)估StringBuilder的大小，則可以節(jié)省這些復(fù)制操作，從而提高系統(tǒng)的性能。
2、List接口
(1)ArrayList和Vector的區(qū)別：它們幾乎使用了相同的算法，它們的唯一區(qū)別是對(duì)多線程的支持。ArrayList是不安全的，而Vector是線程安全的。
(2)LinkedList和ArrayList的區(qū)別：
|---1、linkedList采用鏈表實(shí)現(xiàn)，適合于數(shù)據(jù)刪除和插入非常頻繁的情況，不適合隨機(jī)訪問(wèn)。
|---2、ArrayList采用數(shù)組實(shí)現(xiàn)，適用于隨機(jī)查找和順序讀的情況，不適合刪除和插入數(shù)據(jù)非常頻繁的場(chǎng)景。
(3)基于數(shù)組的List都會(huì)有一個(gè)容量參數(shù)。當(dāng)ArrayList所存儲(chǔ)的元素容量超過(guò)其已有大小的時(shí)候就會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容，數(shù)組的擴(kuò)容會(huì)導(dǎo)致整個(gè)數(shù)組進(jìn)行一次內(nèi)存復(fù)制。因此合理的數(shù)組大小會(huì)減小數(shù)組擴(kuò)容的次數(shù)從而提高系統(tǒng)性能。
(4)遍歷列表的時(shí)候盡量使用迭代器，速度塊。
2、Map接口：
(1)HashMap的實(shí)現(xiàn)原理：簡(jiǎn)單的說(shuō)，HashMap就是將key做hash算法，然后將hash值映射到內(nèi)存地址，直接取得key所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。在HashMap中，底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用的是數(shù)組，所謂的內(nèi)存地址指的是數(shù)組的下標(biāo)索引。
(2)容量參數(shù)與擴(kuò)容：默認(rèn)情況下，hashmap的初始容量為16，負(fù)載因子為0.75，也就是說(shuō)當(dāng)hashmap的實(shí)際容量達(dá)到了初始容量*負(fù)載因子(hashmap內(nèi)部維護(hù)的一個(gè)threshold值)的時(shí)候，hashmap就會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容。在擴(kuò)容時(shí)，會(huì)遍歷整個(gè)hashmap，因此應(yīng)該設(shè)置合理的初始大小和負(fù)載因子，可以減小hashmap擴(kuò)容的次數(shù)。
(3)LinkedHashMap--有序的HashMap：HashMap的最大缺點(diǎn)是其無(wú)序性，被存入到Hashmap 中的元素，在遍歷HashMap的時(shí)候，其輸出不一定按照輸入的順序，而是HashMap會(huì)根據(jù)hash算法設(shè)定一個(gè)查找高效的順序。如果希望保存輸入順序，則需要使用LinkedHashMap。LinkedHashmap在內(nèi)部又增加了一個(gè)鏈表，用于保存元素的順序。
(4)LinkedList可以提供兩種類(lèi)型的順序：一個(gè)是元素插入時(shí)候的順序，一個(gè)是最近訪問(wèn)的順序。注意：LinkedHashMap在迭代過(guò)程中，如果設(shè)置為按照最后訪問(wèn)時(shí)間進(jìn)行排序，即：每當(dāng)使用get()方法訪問(wèn)某個(gè)元素時(shí)，該元素便會(huì)移動(dòng)到鏈表的尾端。但是這個(gè)時(shí)候會(huì)出現(xiàn)異常，因此，LinkedHashMap工作在這種模式的時(shí)候，不能在迭代器中使用get()操作。
(5)關(guān)于ConcurrentModificationException：該異常一般會(huì)在集合迭代過(guò)程中被修改時(shí)拋出。因此，不要在迭代器模式中修改集合的結(jié)構(gòu)。這個(gè)特性適合于所有的集合類(lèi)，包括HashMap、Vector、ArrayList等。
(6)TreeMap--如果要對(duì)元素進(jìn)行排序，則使用TreeMap對(duì)key實(shí)現(xiàn)自定義排序，有兩種方式：在TreeMap的構(gòu)造函數(shù)中注入一個(gè)Comparator或者使用一個(gè)實(shí)現(xiàn)了Comparable的key。
(7)如果需要將排序功能加入HashMap，最好是使用Treemap而不是在應(yīng)用程序自定義排序。
(8)HashMap基于Hash表實(shí)現(xiàn)，TreeMap基于紅黑樹(shù)實(shí)現(xiàn)。
3、Map和Set的關(guān)系：
(1)所有Set的實(shí)現(xiàn)都只是對(duì)應(yīng)的Map的一種封裝，其內(nèi)部維護(hù)一個(gè)Map對(duì)象。即：Set只是相應(yīng)的Map的Value是一種特殊的表現(xiàn)形式的一種特例。
(2)Set主要有三種實(shí)現(xiàn)類(lèi)：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet。其中HashSet是基于Hash的快速元素插入，元素之間無(wú)序。LinkedHashSet同時(shí)維護(hù)著元素插入順序，遍歷集合的時(shí)候，總是按照先進(jìn)先出的順序排序。TreeSet是基于紅黑樹(shù)的實(shí)現(xiàn)，有著高效的基于元素Key的排序算法。
4、優(yōu)化集合訪問(wèn)代碼：
(1)、分離循環(huán)中被重復(fù)調(diào)用的代碼：例如，for循環(huán)中使用集合的size()函數(shù)，則不應(yīng)該把這個(gè)函數(shù)的調(diào)用放到循環(huán)中，而是放到循環(huán)外邊、
(2)、省略相同的操作：
5、RandomAccess接口：通過(guò)RandomAccess可知道List是否支持隨機(jī)快速訪問(wèn)。同時(shí)，如果應(yīng)用程序需要通過(guò)索引下標(biāo)對(duì)List做隨機(jī)訪問(wèn)，盡量buyaoshiyongLinkedList，ArrayList或者Vector可以。
6、JavaNIO的特性：
1、為所有的原始類(lèi)型提供Buffer支持。
2、使用Java.nio.charset.Charset作為字符編碼解碼解決方案。
3、增加通道抽象代替原有的IO流抽象。
4、支持鎖和內(nèi)存映射文件的文件訪問(wèn)接口。
5、提供基于Selector的異步網(wǎng)絡(luò)IO。
7、Java中NIO的使用。Channel是一個(gè)雙向通道，即可讀也可寫(xiě)。應(yīng)用程序不能直接操作Channel，必須借助于Buffer。例如讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，必須把數(shù)據(jù)從通道讀入到緩沖區(qū)，然后在緩沖區(qū)中進(jìn)行讀取。以文件讀取為例，首先通過(guò)文件輸入流獲得文件通道，然后把文件通道的內(nèi)容讀入到緩沖區(qū)中，然后就可以對(duì)緩沖區(qū)操作。
8、Buffer的基本原理：
1、Buffer的創(chuàng)建：Buffer的靜態(tài)allocate(int size)方法或者Buffer.wrap(byte[]src)。
2、Buffer的工作原理：三個(gè)變量：position，代表當(dāng)前緩沖區(qū)的位置，寫(xiě)緩沖區(qū)的時(shí)候，將從position的下一個(gè)位置寫(xiě)數(shù)據(jù)。Capacity，代表緩沖區(qū)的總?cè)萘可舷�。Limit，緩沖區(qū)的實(shí)際上限，也就是說(shuō)，讀數(shù)據(jù)的時(shí)候，數(shù)據(jù)即是從position到limit之間的數(shù)據(jù)
3、flip操作：limit=position,position=0,一般是在讀寫(xiě)切換的時(shí)候使用。寫(xiě)完數(shù)據(jù)之后，需要限定下有效數(shù)據(jù)范圍，才能讀數(shù)據(jù);
4、clear操作：position-0，limit=capacity.。為重新寫(xiě)入緩沖區(qū)做準(zhǔn)備。
5、rewind操作：position=0，為讀取緩沖區(qū)中有效數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備，一半limit已經(jīng)被合理設(shè)置。
9、讀寫(xiě)緩沖區(qū)：
1、public byte get()：順序讀取緩沖區(qū)的一個(gè)字節(jié)，position會(huì)加一
2、public Buffer get(byte[]dst):將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀入到數(shù)組dst中，并適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)position
3、public byte get(int index)：得到第index個(gè)字節(jié)，但不移動(dòng)posoiion
4、public ByteBuffer put(byte b)：將字節(jié)b放入到緩沖區(qū)中，并移動(dòng)position
5、public ByteBuffer put(int index,byte b)：將字節(jié)b放到緩沖區(qū)的index位位置
6、pubglic final ByteBuffer(byte[]src)：將字節(jié)數(shù)組src放到緩沖區(qū)中。
10、標(biāo)志緩沖區(qū)：類(lèi)似于一個(gè)書(shū)簽的功能，在數(shù)據(jù)的處理過(guò)程中，可隨時(shí)記錄當(dāng)前位置。然后在任意時(shí)刻，回到這個(gè)位置。Mark用于記錄當(dāng)前位置，reset用于恢復(fù)到mark所在的位置、
11、復(fù)制緩沖區(qū)：使用Buffer的duplicate方法可以復(fù)制一個(gè)緩沖區(qū)，副本緩沖區(qū)和原緩沖區(qū)共享一份空間但是有有著獨(dú)立的position、capacity和limit值。
20、緩沖區(qū)分片：緩沖區(qū)分片使用slice方法實(shí)現(xiàn)。它將在現(xiàn)有的緩沖區(qū)中，創(chuàng)建的子緩沖區(qū)。子緩沖區(qū)和父緩沖區(qū)共享數(shù)據(jù)。這個(gè)方法有助于將系統(tǒng)模塊化。緩沖區(qū)切片可以將一個(gè)大緩沖區(qū)進(jìn)行分割處理，得到的子緩沖區(qū)都具有緩沖的緩沖區(qū)模型結(jié)構(gòu);因此。這個(gè)操作有助于系統(tǒng)的模塊化。
12、只讀緩沖區(qū)：只讀緩沖區(qū)可以保證核心數(shù)據(jù)的安全，如果不希望數(shù)據(jù)被隨意篡改，返回一個(gè)只讀緩沖區(qū)是很有幫助的。
13、文件映射到內(nèi)存：NIO提供了一種將文件映射到內(nèi)存的方法進(jìn)行IO操作，這種方法比基于流IO快很多。這個(gè)操作主要由FileChanne.map()操作。使用文件內(nèi)存的方式，將文本通過(guò)FileChannel映射到內(nèi)存中。然后從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過(guò)修改Buffer,將對(duì)內(nèi)存中數(shù)據(jù)的修改寫(xiě)到對(duì)應(yīng)的硬盤(pán)文件中。
14、處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：散射和聚集。散射就是將數(shù)據(jù)讀入到一組bytebuffer中，而聚集正好相反。通過(guò)ScatteringByteChannel和GatheringByteChannel可以簡(jiǎn)化對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的操作。
15、直接內(nèi)存訪問(wèn)：DirectBuffer直接分配在物理內(nèi)存中，并不占用對(duì)空間，因此也不受對(duì)空間限制。DirectBuffer的讀寫(xiě)操作比普通Buffer塊，因?yàn)镈irectBuffer直接操縱的就是內(nèi)核緩沖區(qū)。
16、引用類(lèi)型：強(qiáng)、軟、若、虛四種引用類(lèi)型。
WeakHashMap：是弱引用的一中典型應(yīng)用，它使用弱引用作為內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方案�？梢宰鳛楹�(jiǎn)單的緩存表解決方案。如果在系統(tǒng)中，需要一張很大的Map表，Map中的表項(xiàng)作為緩存之用。這也意味著即使沒(méi)能從該Map中取得相應(yīng)地?cái)?shù)據(jù)，系統(tǒng)也可以通過(guò)選項(xiàng)方案獲取這些數(shù)據(jù)，雖然這樣會(huì)消耗更多的時(shí)間，但是不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這個(gè)時(shí)候，使用WeakHashMap是最合適的。因?yàn)閃eakHashMap會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)存范圍內(nèi)，保存所有表項(xiàng)，而一旦內(nèi)存不夠，在GC時(shí)，沒(méi)有被引用的又會(huì)很快被清除掉，避免系統(tǒng)內(nèi)存溢出。
17、有助于改善系統(tǒng)性能的技巧：
1、慎用異常：for循環(huán)中使用try-catch會(huì)大大降低系統(tǒng)性能
2、使用局部變量：局部變量的訪問(wèn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于類(lèi)的靜態(tài)變量的訪問(wèn)速度，因?yàn)轭?lèi)的變量是存在在堆空間中的。
3、位運(yùn)算代替乘除法：右移代表除以二、左移代表乘以二。
4、有的時(shí)候考慮是否可以使用數(shù)組代替位運(yùn)算。
5、一維數(shù)組代替二維數(shù)組。
6、提取表達(dá)式：盡可能讓程序少做重復(fù)的計(jì)算，尤其要關(guān)注在循環(huán)體的代碼，從循環(huán)提中提取重復(fù)的代碼可以有效的提升系統(tǒng)性能。
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