Java：代码高效优化

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1.常量&变量

1.1.直接赋值常量值，禁止声明新对象

直接赋值常量值，只是创建了一个对象引用，而这个对象引用指向常量值。

反例：

#错误方式：包装类声明对象并赋值
Long i = new Long(1L);
String s = new String("abc");

正例：

#包装类直接赋值
Long i = 1L;
String s = "abc";

1.2.当成员变量值无需改变时，尽量定义为静态常量

在类的每个对象实例中，每个成员变量都有一份副本，而成员静态常量只有一份实例。

反例：

#timeout为成员变量(常量)，但是有一份副本
public class HttpConnection {
    private final long timeout = 5L;
    ...
}

正例：

#如果是一个常量，我们不需要副本，即设置静态成员变量(常量)加载一次就好
public class HttpConnection {
    private static final long TIMEOUT = 5L;
    ...
}

1.3.尽量使用基本数据类型，避免自动装箱和拆箱

Java 中的基本数据类型double、float、long、int、short、char、boolean，分别对应包装类Double、Float、Long、Integer、Short、Character、Boolean。

JVM支持基本类型与对应包装类的自动转换，被称为自动装箱和拆箱。装箱和拆箱都是需要CPU和内存资源的，所以应尽量避免使用自动装箱和拆箱。

反例：

#基本类型与包装类的自动转换是消耗CPU资源的，程序运行时会造成一定的cpu压力
Integer sum = 0;
int[] values = ...;
for (int value : values) {
    // 相当于result = Integer.valueOf(result.intValue() + value);
    sum += value; 
}

正例：

#确定好使用的类型，以免给cpu施压
int sum = 0;
int[] values = ...;
for (int value : values) {
    sum += value;
}

1.4.如果变量的初值会被覆盖，就没有必要给变量赋初值

如果代码内会对变量的初值进行覆盖，那变量就不必赋予初值。

反例：

#代码运行时会覆盖userList,故无需赋予初值
List<UserDO> userList = new ArrayList<>();
if (isAll) {
    userList = userDAO.queryAll();
} else {
    userList = userDAO.queryActive();
}

正例：

#不需要赋予初值
List<UserDO> userList;
if (isAll) {
    userList = userDAO.queryAll();
} else {
    userList = userDAO.queryActive();
}

1.5.尽量使用函数内的基本类型临时变量（#重点）

在函数内，基本类型的参数和临时变量都保存在栈（Stack）中，访问速度较快；对象类型的参数和临时变量的引用都保存在栈（Stack）中，内容都保存在堆（Heap）中，访问速度较慢。

在类中，任何类型的成员变量都保存在堆（Heap）中，访问速度较慢。

反例：

#result为类的成员变量，保存在堆中，访问较慢
public final class Accumulator {
    private double result = 0.0D;
    public void addAll(@NonNull double[] values) {
        for(double value : values) {
            result += value;
        }
    }
    ...
}

正例：

#定义局部变量sum，只操作一次成员变量
public final class Accumulator {
    private double result = 0.0D;
    public void addAll(@NonNull double[] values) {
        double sum = 0.0D;
        for(double value : values) {
            sum += value;
        }
        result += sum;
    }
    ...
}

1.6.尽量不要在循环体外定义变量（#重点）

新版的JDK中已经做了优化，通过对编译后的字节码分析，变量定义在循环体外和循环体内没有本质的区别，运行效率基本上是一样的。

反而，根据“ 局部变量作用域最小化 ”原则，变量定义在循环体内更科学更便于维护，避免了延长大对象生命周期导致延缓回收问题 。

反例：

#userVO定义在循环体外，延长了对象的生命周期以致回收延缓
UserVO userVO;
List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
for (UserDO userDO : userDOList) {
    userVO = new UserVO();
    userVO.setId(userDO.getId());
    ...
    userVOList.add(userVO);
}

正例：

#UserVo定义在循环体内部
List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
for (UserDO userDO : userDOList) {
    UserVO userVO = new UserVO();
    userVO.setId(userDO.getId());
    ...
    userVOList.add(userVO);
}

1.7.不可变的静态常量，尽量使用非线程安全类

不可变的静态常量，虽然需要支持多线程访问，也可以使用非线程安全类。

反例：

public static final Map<String, Class> CLASS_MAP;
static {
    #线程安全类 ConsurrentHashMap
    Map<String, Class> classMap = new ConcurrentHashMap<>(16);
    classMap.put("VARCHAR", java.lang.String.class);
    ...
    CLASS_MAP = Collections.unmodifiableMap(classMap);
}

正例：

public static final Map<String, Class> CLASS_MAP;
static {
    #使用非线程安全类 HashMap
    Map<String, Class> classMap = new HashMap<>(16);
    classMap.put("VARCHAR", java.lang.String.class);
    ...
    CLASS_MAP = Collections.unmodifiableMap(classMap);
}

1.8.不可变的成员变量，尽量使用非线程安全类

不可变的成员变量，虽然需要支持多线程访问，也可以使用非线程安全类。

反例：

@Service
public class StrategyFactory implements InitializingBean {
    @Autowired
    #成员变量List
    private List<Strategy> strategyList;
    private Map<String, Strategy> strategyMap;
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        if (CollectionUtils.isNotEmpty(strategyList)) {
            #List的size没有变化
            int size = (int) Math.ceil(strategyList.size() * 4.0 / 3);
            #可以不用线程安全类            
            Map<String, Strategy> map = new ConcurrentHashMap<>(size);
            for (Strategy strategy : strategyList) {
                map.put(strategy.getType(), strategy);
            }
            strategyMap = Collections.unmodifiableMap(map);
        }
    }
    ...
}

正例：

@Service
public class StrategyFactory implements InitializingBean {
    @Autowired
    private List<Strategy> strategyList;
    private Map<String, Strategy> strategyMap;
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        if (CollectionUtils.isNotEmpty(strategyList)) {
            int size = (int) Math.ceil(strategyList.size() * 4.0 / 3);
            #可以用非线程安全类
            Map<String, Strategy> map = new HashMap<>(size);
            for (Strategy strategy : strategyList) {
                map.put(strategy.getType(), strategy);
            }
            strategyMap = Collections.unmodifiableMap(map);
        }
    }
    ...

2.对象&类

2.1.禁止使用JSON转化对象

JSON提供把对象转化为JSON字符串、把JSON字符串转为对象的功能，于是被某些人用来转化对象。这种对象转化方式，虽然在功能上没有问题，但是在性能上却存在问题。

反例：

List<UserDO> userDOList = ...;
#对象转化字符，转List
List<UserVO> userVOList = JSON.parseArray(JSON.toJSONString(userDOList), UserVO.class);

正例：

List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
#最基本的for循环转换
for (UserDO userDO : userDOList) {
    UserVO userVO = new UserVO();
    userVO.setId(userDO.getId());
    ...
    userVOList.add(userVO);
}

2.2.尽量不使用反射赋值对象

用反射赋值对象，主要优点是节省了代码量，主要缺点却是性能有所下降。

反例：

List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
for (UserDO userDO : userDOList) {
    UserVO userVO = new UserVO();
    #映射复制新对象
    BeanUtils.copyProperties(userDO, userVO);
    userVOList.add(userVO);
}

正例：

List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
#最基本的for循环
for (UserDO userDO : userDOList) {
    UserVO userVO = new UserVO();
    userVO.setId(userDO.getId());
    ...
    userVOList.add(userVO);
}

2.3.采用Lambda表达式替换内部匿名类

大多数刚接触JDK8的同学来说，都会认为Lambda表达式就是匿名内部类的语法糖。实际上， Lambda表达式在大多数虚拟机中采用invokeDynamic指令实现，相对于匿名内部类在效率上会更高一些。

反例：

List<User> userList = ...;
#内部匿名类
Collections.sort(userList, new Comparator<User>() {
    @Override
    public int compare(User user1, User user2) {
        Long userId1 = user1.getId();
        Long userId2 = user2.getId();
        ...
        return userId1.compareTo(userId2);
    }
});

正例：

List<User> userList = ...;
Collections.sort(userList, (user1, user2) -> {
    Long userId1 = user1.getId();
    Long userId2 = user2.getId();
    ...
    return userId1.compareTo(userId2);
});