大多數(shù)Java開發(fā)人員理所當(dāng)然地以為性能優(yōu)化很復(fù)雜，需要大量的經(jīng)驗和知識。好吧，不能說這是完全錯誤的。優(yōu)化應(yīng)用程序以獲得最佳性能不是一件容易的事情。
但是，這并不意味著如果你不具備這些知識，就不能做任何事情。這里有11個易于遵循的建議和最佳實踐可以幫助你創(chuàng)建一個性能良好的應(yīng)用程序。
大部分建議是針對Java的。但也有若干建議是與語言無關(guān)的，可以應(yīng)用于所有應(yīng)用程序和編程語言。
1、在必要之前不要優(yōu)化
你應(yīng)該遵循常見的最佳實踐做法并嘗試高效地實現(xiàn)用例。但是，這并不意味著在你證明必要之前，你應(yīng)該更換任何標(biāo)準(zhǔn)庫或構(gòu)建復(fù)雜的優(yōu)化。
在大多數(shù)情況下，過早優(yōu)化不但會占用大量時間，而且會使代碼變得難以閱讀和維護(hù)。更糟糕的是，這些優(yōu)化通常不會帶來任何好處，因為你花費大量時間來優(yōu)化的是應(yīng)用程序的非關(guān)鍵部分。
那么，你如何證明你需要優(yōu)化一些東西呢？
首先，你需要定義應(yīng)用程序代碼的速度得多快，例如，為所有API調(diào)用指定最大響應(yīng)時間，或者指定在特定時間范圍內(nèi)要導(dǎo)入的記錄數(shù)量。在完成這些之后，你就可以測量應(yīng)用程序的哪些部分太慢需要改進(jìn)。
2.使用分析器查找真正的瓶頸
在確定了應(yīng)用程序的某些部分需要改進(jìn)后，那么從哪里開始呢？
你可以用兩種方法來解決問題：
·查看你的代碼，并從看起來可疑或者你覺得可能會產(chǎn)生問題的部分開始。
·使用分析器并獲取有關(guān)代碼每個部分的行為和性能的詳細(xì)信息。
很明顯，基于分析器的方法可以讓你更好地理解代碼的性能影響，并使你能夠?qū)Ｗ⒂谧铌P(guān)鍵的部分，高效便捷。
3.為整個應(yīng)用程序創(chuàng)建性能測試套件
你應(yīng)該總是定義一個測試整個應(yīng)用程序的性能測試套件，并在性能改進(jìn)之前和之后運行它。
這些額外的測試運行將幫助你識別更改的功能和性能副作用，并確保不會導(dǎo)致弊大于利的更新。如果你工作于被應(yīng)用程序若干不同部分使用的組件，如數(shù)據(jù)庫或緩存，那么這一點就尤其重要。
4.首先處理最大的瓶頸
在創(chuàng)建測試套件并使用分析器分析應(yīng)用程序之后，你可以列出一系列需要解決以提高性能的問題。這很好，但它仍然不能回答你應(yīng)該從哪里開始的問題。你可以專注于速效方案，或從最重要的問題開始。
速效方案一開始可能會很有吸引力，因為你可以很快顯示第一個成果。但有時，可能需要你說服其他團(tuán)隊成員或管理層認(rèn)為性能分析是值得的——因為暫時看不到效果。
但總的來說，建議首先處理最重要的性能問題。這將為你提供最大的性能改進(jìn)，而且可能再也不需要去解決其中一些為了滿足性能需求的問題。
常見的性能調(diào)整技巧到此結(jié)束。下面讓我們仔細(xì)看看一些特定于Java的技巧。
5.使用StringBuilder以編程方式連接String
有很多不同的選項來連接Java中的String。例如，你可以使用簡單的+或+ =，以及StringBuffer或StringBuilder。
那么，你應(yīng)該選擇哪種方法？
答案取決于連接String的代碼。如果你是以編程方式添加新內(nèi)容到String中，例如在for循環(huán)中，那么你應(yīng)該使用StringBuilder。它很容易使用，并提供比StringBuffer更好的性能。但請記住，與StringBuffer相比，StringBuilder不是線程安全的，可能不適合所有用例。
你只需要實例化一個新的StringBuilder并調(diào)用append方法來向String中添加一個新的部分。在你添加了所有的部分之后，你就可以調(diào)用toString()方法來檢索連接的String。
下面的代碼片段顯示了一個簡單的例子。在每次迭代期間，這個循環(huán)將i轉(zhuǎn)換為一個String，并將它與一個空格一起添加到StringBuilder sb中。所以，最后，這段代碼將在日志文件中寫入“This is a test0 1 2 3 4 5 6 7 8 9”。
StringBuilder sb = new StringBuilder(“This is a test”);for (int i=0; i<10; i++) {
sb.append(i);
sb.append(” “);
}log.info(sb.toString());
正如在代碼片段中看到的那樣，你可以將String的第一個元素提供給構(gòu)造方法。這將創(chuàng)建一個新的StringBuilder，新的StringBuilder包含提供的String和16個額外字符的容量。當(dāng)你向StringBuilder添加更多字符時，JVM將動態(tài)增加StringBuilder的大小。
如果你已經(jīng)知道你的String將包含多少個字符，則可以將該數(shù)字提供給不同的構(gòu)造方法以實例化具有定義容量的StringBuilder。這進(jìn)一步提高了效率，因為它不需要動態(tài)擴(kuò)展其容量。
6.使用+連接一個語句中的String
當(dāng)你用Java實現(xiàn)你的第一個應(yīng)用程序時，可能有人告訴過你不應(yīng)該用+來連接String。如果你是在應(yīng)用程序邏輯中連接字符串，這是正確的。字符串是不可變的，每個字符串的連接結(jié)果都存儲在一個新的String對象中。這需要額外的內(nèi)存，會減慢你的應(yīng)用程序，特別是如果你在一個循環(huán)內(nèi)連接多個字符串的話。
在這些情況下，你應(yīng)該遵循技巧5并使用StringBuilder。
但是，如果你只是將字符串分成多行來改善代碼的可讀性，那情況就不一樣了。
Query q = em.createQuery(“SELECT a.id, a.firstName, a.lastName ”
+ “FROM Author a ”
+ “WHERE a.id = :id”);
在這些情況下，你應(yīng)該用一個簡單的+來連接你的字符串。Java編譯器會對此優(yōu)化并在編譯時執(zhí)行連接。所以，在運行時，你的代碼將只使用1個String，不需要連接。
7.盡可能使用基元
避免任何開銷并提高應(yīng)用程序性能的另一個簡便而快速的方法是使用基本類型而不是其包裝類。所以，最好使用int來代替Integer，使用double來代替Double。這允許JVM將值存儲在堆棧而不是堆中以減少內(nèi)存消耗，并作出更有效的處理。
8.試著避免BigInteger和BigDecimal
BigInteger和BigDecimal比簡單的long或double需要更多的內(nèi)存，并且會顯著減慢所有計算。
所以，你如果需要額外的精度，或者數(shù)字將超過long的范圍，那么最好三思而后行。這可能是你需要更改以解決性能問題的唯一方法，特別是在實現(xiàn)數(shù)學(xué)算法的時候。
9.首先檢查當(dāng)前日志級別
在你創(chuàng)建調(diào)試消息之前，始終應(yīng)該首先檢查當(dāng)前日志級別。否則，你可能會創(chuàng)建一個之后會被忽略的日志消息字符串。
這里有兩個反面例子。
// don’t do thislog.debug(“User [” + userName + “] called method X with [” + i + “]”);// or thislog.debug(String.format(“User [%s] called method X with [%d]”, userName, i));
在上面兩種情況中，你都將執(zhí)行創(chuàng)建日志消息所有必需的步驟，在不知道日志框架是否將使用日志消息的前提下。因此在創(chuàng)建調(diào)試消息之前，最好先檢查當(dāng)前的日志級別。
// do thisif (log.isDebugEnabled()) { log.debug(“User [” + userName + “] called method X with [” + i + “]”);
}
10.使用Apache Commons StringUtils.Replace
而不是String.replace
一般來說，String.replace方法工作正常，效率很高，尤其是在使用Java 9的情況下。但是，如果你的應(yīng)用程序需要大量的替換操作，并且沒有更新到最新的Java版本，那么我們依然有必要查找更快和更有效的替代品。
有一個備選答案是Apache Commons Lang的StringUtils.replace方法。它只需要很小的改動。即添加Apache Commons Lang項目的Maven依賴項到應(yīng)用程序pom.xml中，并將String.replace方法的所有調(diào)用替換為StringUtils.replace方法。
// replace this
test.replace(“test”, “simple test”);
// with this
StringUtils.replace(test, “test”, “simple test”);
11.緩存昂貴的資源，如數(shù)據(jù)庫連接
緩存是避免重復(fù)執(zhí)行昂貴或常用代碼片段的流行解決方案?？偟乃悸泛芎唵危褐貜?fù)使用這些資源比反復(fù)創(chuàng)建新的資源要便宜。
一個典型的例子是緩存池中的數(shù)據(jù)庫連接。新連接的創(chuàng)建需要時間，如果你重用現(xiàn)有連接，則可以避免這種情況。
你還可以在Java語言本身找到其他例子。例如，Integer類的valueOf方法緩存了-128到127之間的值。你可能會說創(chuàng)建一個新的Integer并不是太昂貴，但是由于它經(jīng)常被使用，以至于緩存最常用的值也可以提供性能優(yōu)勢。
但是，當(dāng)你考慮緩存時，請記住緩存實現(xiàn)也會產(chǎn)生開銷。你需要花費額外的內(nèi)存來存儲可重用資源，因此你可能需要管理緩存以使資源可訪問，以及刪除過時的資源。
所以，在開始緩存任何資源之前，請確保實施緩存是值得的，也就是說必須足夠多地使用它們。
