漫谈Java程序的性能优化

1/5/2008来源:Java教程人气:3908


  java使得复杂应用的开发变得相对简单,毫无疑问,它的这种易用性对Java的大范围流行功不可没。然而,这种易用性实际上是一把双刃剑。一个设计良好的Java程序,性能表现往往不如一个同样设计良好的C++程序。
在Java程序中,性能问题的大部分原因并不在于Java语言,而是在于程序本身。养成好的代码编写习惯非常重要,比如正确地、巧妙地运用java.lang.String类和java.util.Vector类,它能够显著地提高程序的性能。下面我们就来具体地分析一下这方面的问题。

  在java中,使用最频繁、同时也是滥用最多的一个类或许就是java.lang.String,它也是导致代码性能低下最主要的原因之一。请考虑下面这个例子:

  String s1 = "Testing String";
  String s2 = "Concatenation Performance";
  String s3 = s1 + " " + s2;
  几乎所有的Java程序员都知道上面的代码效率不高。那么,我们应该怎么办呢?也许可以试试下面这种代码:

  StringBuffer s = new StringBuffer();
  s.append("Testing String");
  s.append(" ");
  s.append("Concatenation Performance");
  String s3 = s.toString();
  这些代码会比第一个代码片段效率更高吗?答案是否定的。这里的代码实际上正是编译器编译第一个代码片段之后的结果。既然与使用多个独立的String对象相比,StringBuffer并没有使代码有任何效率上的提高,那为什么有那么多的Java书籍批评第一种方法、推荐使用第二种方法?

  第二个代码片段用到了StringBuffer类(编译器在第一个片段中也将使用StringBuffer类),我们来分析一下StringBuffer类的默认构造函数,下面是它的代码:

  public StringBuffer() { this(16); }
  默认构造函数预设了16个字符的缓存容量。现在我们再来看看StringBuffer类的append()方法:

  public synchronized StringBuffer append(String str) {
  if (str == null) {
  str = String.valueOf(str);
  }
  int len = str.length();
  int newcount = count + len;
  if (newcount >value.length) eXPandCapacity(newcount);
  str.getChars(0, len, value, count);
  count = newcount; return this;
  }
  append()方法首先计算字符串追加完成后的总长度,假如这个总长度大于StringBuffer的存储能力,append()方法调用私有的expandCapacity()方法。expandCapacity()方法在每次被调用时使StringBuffer存储能力加倍,并把现有的字符数组内容复制到新的存储空间。

  在第二个代码片段中(以及在第一个代码片段的编译结果中),由于字符串追加操作的最后结果是“Testing String Concatenation Performance”,它有40个字符,StringBuffer的存储能力必须扩展两次,从而导致了两次代价昂贵的复制操作。因此,我们至少有一点可以做得比编译器更好,这就是分配一个初始存储容量大于或者等于40个字符的StringBuffer,如下所示:

  StringBuffer s = new StringBuffer(45);
  s.append("Testing String");
  s.append(" ");
  s.append("Concatenation Performance");
  String s3 = s.toString();
  再考虑下面这个例子:

  String s = "";
  int sum = 0;
  for(int I=1; I<10; I++) {
  sum += I;
  s = s + "+" +I ;
  }
  s = s + "=" + sum;
  分析一下为何前面的代码比下面的代码效率低:

  StringBuffer sb = new StringBuffer();
  int sum = 0;
  for(int I=1;
  I<10; I++){
  sum + = I;
  sb.append(I).append("+");
  }
  String s = sb.append("=").append(sum).toString();
  原因就在于每个s = s + "+" + I操作都要创建并拆除一个StringBuffer对象以及一个String对象。这完全是一种浪费,而在第二个例子中我们避免了这种情况。
  我们再来看看另外一个常用的Java类??java.util.Vector。简单地说,一个Vector就是一个java.lang.Object实例的数组。Vector与数组相似,它的元素可以通过整数形式的索引访问。但是,Vector类型的对象在创建之后,对象的大小能够根据元素的增加或者删除而扩展、缩小。