張敬

摘 要程序編碼在整個(gè)軟件生命周期中是將軟件設(shè)計(jì)的結(jié)果轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可運(yùn)行的程序代碼的過(guò)程，也可以說(shuō)是程序的內(nèi)在本質(zhì)。在實(shí)際項(xiàng)目中，代碼優(yōu)化至關(guān)重要。本文就是從代碼優(yōu)化的角度，介紹了一些優(yōu)化Java代碼的建議，包括盡量重用對(duì)象，使用局部變量等，還利用一些實(shí)例來(lái)說(shuō)明和解釋優(yōu)化方法的有效性，可以使軟件性能得到提升，提高軟件的運(yùn)行速度，減少運(yùn)行時(shí)占用的內(nèi)存。

【關(guān)鍵詞】軟件性能 代碼優(yōu)化 Java

1 前言

當(dāng)今的軟件功能越來(lái)越復(fù)雜，需求也越來(lái)越多，隨之而來(lái)對(duì)軟件性能上的要求有時(shí)候是硬件不能完全解決的。很多實(shí)際的項(xiàng)目證明，如果在開(kāi)發(fā)軟件時(shí)不注意軟件性能的優(yōu)化，雖然可能實(shí)現(xiàn)了要求的功能，但是也可能不會(huì)給用戶帶來(lái)很好的效益。因此，軟件的性能優(yōu)化一直是計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題，而代碼優(yōu)化是性能優(yōu)化其中重要的一個(gè)方面。一個(gè)優(yōu)秀的軟件系統(tǒng)應(yīng)該有一個(gè)優(yōu)化的代碼結(jié)構(gòu)。代碼優(yōu)化的目的是減小代碼體積，提高代碼運(yùn)行的效率。但是可能有些人覺(jué)得沒(méi)用，改與不改對(duì)于代碼的運(yùn)行效率有什么影響呢？如果項(xiàng)目著眼于盡快無(wú)BUG上線，那么此時(shí)代碼的細(xì)節(jié)可以不精打細(xì)磨；但是如果有足夠的時(shí)間開(kāi)發(fā)、維護(hù)代碼，這時(shí)候就必須考慮每個(gè)可以優(yōu)化的細(xì)節(jié)了，一個(gè)一個(gè)細(xì)小的優(yōu)化點(diǎn)累積起來(lái)，對(duì)于代碼的運(yùn)行效率絕對(duì)大有提升。

2 軟件性能的代碼優(yōu)化

2.1 軟件性能

軟件性能是軟件的一種非功能特性，它關(guān)注的不是軟件是否能夠完成特定的功能，而是在完成該功能時(shí)展示出來(lái)的及時(shí)性，是指一個(gè)軟件系統(tǒng)正確提供其服務(wù)的能力和效率，是軟件對(duì)用戶請(qǐng)求響應(yīng)速度在響應(yīng)時(shí)間、吞吐量、資源利用率和可用性等方面的度量。

2.2 代碼優(yōu)化

代碼優(yōu)化是指對(duì)程序代碼進(jìn)行等價(jià)變換。等價(jià)的含義是使得變換后的代碼運(yùn)行結(jié)果與變換前代碼運(yùn)行結(jié)果相同。優(yōu)化的含義是最終生成的代碼短，時(shí)空效率優(yōu)化。優(yōu)化可以在編譯的各個(gè)階段進(jìn)行，目標(biāo)是能生成更加高效的目標(biāo)代碼。

2.3 代碼優(yōu)化方法及實(shí)例應(yīng)用

2.3.1 盡量重用對(duì)象和盡可能使用局部變量

當(dāng)使用String對(duì)象時(shí)，出現(xiàn)字符串連接時(shí)應(yīng)該使用StringBuilder或StringBuffer代替。由于Java虛擬機(jī)不僅要花時(shí)間生成對(duì)象，以后可能還需要花時(shí)間對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行垃圾回收和處理，因此，生成過(guò)多的對(duì)象將會(huì)給程序的性能帶來(lái)很大的影響。調(diào)用方法時(shí)傳遞的參數(shù)以及在調(diào)用中創(chuàng)建的臨時(shí)變量都保存在棧中，因此速度較快，但是其他變量，如靜態(tài)變量、實(shí)例變量等，都在堆中創(chuàng)建，速度較慢。另外，棧中創(chuàng)建的變量，隨著方法的運(yùn)行結(jié)束，不需要額外的垃圾回收；而在堆中創(chuàng)建的變量，需要進(jìn)行額外回收。

2.3.2 盡量減少對(duì)變量的重復(fù)計(jì)算

在循環(huán)計(jì)算中，即使只有一條語(yǔ)句，對(duì)系統(tǒng)也是有消耗的，所以for循環(huán)中循環(huán)的大小可以在第一次進(jìn)入循環(huán)時(shí)就聲明 ，不必每次循環(huán)都計(jì)算一遍。例如：

for （int i = 0； i < list.size（）； i++）

{...}

建議替換為：

for （int i = 0， int length = list.size（）； i < length； i++）

{...}

這樣在list.size（）很大的時(shí)候，就減少了很多消耗。

2.3.3 盡量采用“懶加載”的策略，即在需要的時(shí)候才創(chuàng)建

舉個(gè)例子說(shuō)明，就是：

String str = "aaa"；

if （i == 1）

{list.add（str）；}

建議替換為：

if （i == 1）{String str = "aaa"；list.add（str）；}

2.3.4 循環(huán)內(nèi)不要不斷創(chuàng)建對(duì)象引用

for （int i = 1； i <= count； i++）

{Object obj = new Object（）；}

這種做法會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存中有count個(gè)Object對(duì)象引用存在，count很大的時(shí)候，很耗費(fèi)內(nèi)存，建議更改為：

Object obj = null；

for （int i = 0； i <= count； i++）

{ obj = new Object（）； }

修改以后，內(nèi)存中只有一份Object對(duì)象引用。每次new新的Object（）對(duì)象的時(shí)候，Object對(duì)象引用指向不同的Object，但是內(nèi)存中只有一份，這樣就大大節(jié)省了內(nèi)存空間。

2.3.5 使用帶緩沖的輸入輸出流進(jìn)行I/O操作，并且及時(shí)關(guān)閉輸入輸出流

帶緩沖的輸入輸出流，即BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream，這可以極大地提升I/O效率。同時(shí)在Java編程過(guò)程中，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)連接、I/O流操作時(shí)，務(wù)必在使用完畢后及時(shí)關(guān)閉輸入輸出流，以釋放資源。因?yàn)閷?duì)這些大對(duì)象的操作會(huì)造成大的開(kāi)銷，不注意的話，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。

2.3.6 不讓public方法中有太多的形參

public方法即對(duì)外提供的方法，如果給這些方法太多形參的話主要有兩點(diǎn)壞處：

a.違反了面向?qū)ο蟮木幊趟枷?，Java講求一切都是對(duì)象，太多的形參，和面向?qū)ο蟮木幊趟枷氩⒉黄鹾希?/p>

b.參數(shù)太多勢(shì)必導(dǎo)致方法調(diào)用的出錯(cuò)概率增加。

比如我們用JDBC寫一個(gè)insertInfo方法，有9個(gè)信息字段要插如Person表中，可以把這9個(gè)參數(shù)封裝在一個(gè)實(shí)體類中，作為insertInfo方法的形參，而不是把這9個(gè)信息字段作為該方法的形參。。

2.3.7 字符串變量和字符串常量equals的時(shí)候?qū)⒆址Ａ繉懺谇懊?/p>

這是一個(gè)比較常見(jiàn)的小技巧。如果有以下代碼：

String str = "678"；

if （str.equals（"678"）） {...

}

建議修改為：

String str = "678"；

if （"678".equals（str））

{...}

這么做主要是可以避免空指針異常。

2.3.8 基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)為字符串，數(shù)據(jù).toString（）是最快的方式、String.valueOf（數(shù)據(jù)）次之、數(shù)據(jù)+””最慢

把基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)為字符串有三種方式：一個(gè)Integer型數(shù)據(jù)i，可以使用i.toString（）、String.valueOf（i）、i+”"三種方式，三種方式的效率，可以從這段代碼得到體現(xiàn)：

public static void main（String[] args）{

int loopTime = 50000；

Integer i = 0； long startTime = System.currentTimeMillis（）； for （int j = 0； j < loopTime； j++）

{String str = String.valueOf（i）；}

System.out.println（"String.valueOf（）：" + （System.currentTimeMillis（） - startTime） + "ms"）；

startTime = System.currentTimeMillis（）； for （int j = 0； j < loopTime； j++）

{String str = i.toString（）；}

System.out.println（"Integer.toString（）：" + （System.currentTimeMillis（） - startTime） + "ms"）；

startTime = System.currentTimeMillis（）； for （int j = 0； j < loopTime； j++）

{String str = i + ""；}

System.out.println（"i + ＼"＼"：" + （System.currentTimeMillis（） - startTime） + "ms"）；}

運(yùn)行結(jié)果為：

String.valueOf（）：11ms Integer.toString（）：5ms i + ""：25ms

所以以后遇到把一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)為String的時(shí)候，優(yōu)先考慮使用toString（）方法。原因是：

（1）String.valueOf（）方法底層調(diào)用了Integer.toString（）方法，但是會(huì)在調(diào)用前做空判斷；

（2）Integer.toString（）方法是直接調(diào)用；

（3）i + “”底層使用了StringBuilder實(shí)現(xiàn)，先用append方法拼接，再用toString（）方法獲取字符串。

三者對(duì)比下來(lái)，明顯是（2）最快、（1）次之、（3）最慢。

3 結(jié)束語(yǔ)

第二節(jié)介紹了八種優(yōu)化Java代碼的方法和實(shí)例，分析了進(jìn)行優(yōu)化的方法，可以提高所編寫程序的性能，并增強(qiáng)代碼的可讀性和可擴(kuò)展性。在具體的項(xiàng)目實(shí)踐中，這八種是最常用的方法，我們可以為具體的應(yīng)用程序在其中找到改善軟件性能的方法，進(jìn)而提高用戶體驗(yàn)，獲得更大的效益。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

中國(guó)海洋大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 山東省青島市 266100