大多數(shù)開發(fā)人員認(rèn)為性能優(yōu)化是個比較復(fù)雜的問題，需要大量的經(jīng)驗和知識。是的，這并不沒有錯。誠然，優(yōu)化應(yīng)用程序以獲得最好的性能并不是一件容易的事情，但這并不意味著你在沒有獲得這些經(jīng)驗和知識之前就不能做任何事。下面有幾個很容易遵循的建議和最佳實踐能夠幫你創(chuàng)建一個性能良好的應(yīng)用程序。

這些建議中的大多數(shù)都是基于Java的，但是也不一定，也有一些是可以應(yīng)用于所有的應(yīng)用程序和編程語言的。在我們分享基于Java的性能調(diào)優(yōu)技巧之前，讓我們先討論一下這些通用的性能調(diào)優(yōu)技巧。

1.在必要之前，先不要優(yōu)化

這可能是最最重要的性能調(diào)優(yōu)技巧之一。你應(yīng)該遵循常見的最佳實踐，并嘗試有效地實現(xiàn)你的用例。但這并不意味著在證明它是必要之前，替換任何標(biāo)準(zhǔn)庫或構(gòu)建復(fù)雜的優(yōu)化。

在大多數(shù)情況下，過早的優(yōu)化占用了大量的時間，使得代碼難以讀取和維護(hù)。更糟糕的是，這些優(yōu)化通常不會帶來任何好處，因為你花費了大量時間來優(yōu)化應(yīng)用程序的非關(guān)鍵部分。

那么，你如何證明你需要優(yōu)化某些東西呢?

首先，你需要確定應(yīng)用程序代碼的速度，例如，為所有API調(diào)用指定一個最大響應(yīng)時間，或者指定在特定時間范圍內(nèi)導(dǎo)入的記錄數(shù)量。完成之后，你可以度量應(yīng)用程序的哪些部分太慢而需要改進(jìn)。當(dāng)這樣做之后，那么請繼續(xù)看第二個調(diào)優(yōu)技巧。

2.使用分析器來找到真正的瓶頸

在你遵循第一條建議，并確定你的應(yīng)用程序的某些部分的確需要改進(jìn)之后，問自己從哪里開始?

你可以用兩種方法來解決這個問題:

1. 你可以看一下你的代碼，從看起來可疑或者你覺得它可能會產(chǎn)生問題的部分開始。
2. 或者使用分析器，獲取代碼中每個部分的行為和性能的詳細(xì)信息。

至于為什么應(yīng)該總是遵循第二種方法。

答案應(yīng)該很明顯，基于分析器的方法能讓你更好地理解代碼的性能含義，并允許你關(guān)注最關(guān)鍵的部分。如果你曾經(jīng)使用過分析器，你將會驚訝于代碼的哪些部分造成了性能問題。然而，很多時候，你的第一次猜想會把你引向錯誤的方向。

3 .為整個應(yīng)用程序創(chuàng)建性能測試套件

這是另一個幫助你避免許多意想不到問題的一般技巧，這些問題通常發(fā)生在性能改進(jìn)部署到生產(chǎn)環(huán)境之后。你應(yīng)該經(jīng)常定義測試整個應(yīng)用程序的性能測試套件，并在你完成性能改進(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方面的影響，并確保你不會發(fā)布一個弊大于利的更新。如果你的任務(wù)運行于應(yīng)用程序的多個不同部分比如數(shù)據(jù)庫或緩存，這一點尤其重要。

4.首先解決最大的瓶頸問題

在創(chuàng)建了測試套件并使用分析器對應(yīng)用程序進(jìn)行分析之后，你就有了一個需要提高性能的問題列表，這很好，但它仍然不能回答你應(yīng)該從哪里開始的問題。你可以從那些可以快速搞定的開始，亦或者從最重要的問題開始。

當(dāng)然前者很誘人，因為這很快就能出結(jié)果。有時，可能需要說服其他團隊成員或你的管理層，性能分析是值得的。

但總的來說，我建議首先著手處理最重要的性能問題。這將為你提供最大的性能改進(jìn)，而且你可能只需要修復(fù)這些問題中的幾個就可以解決你的性能需求。

在了解通用性能調(diào)優(yōu)技巧之后，讓我們再來仔細(xì)看看一些特定于Java的調(diào)優(yōu)技巧。

5.使用StringBuilder以編程方式連接字符串

在Java中有許多不同的連接字符串的選項。例如，可以使用一個簡單的+或+ =、老的StringBuffer或StringBuilder。 

那么，你應(yīng)該選擇哪種方法呢? 

答案取決于連接字符串的代碼。如果你以編程方式向字符串中添加新內(nèi)容，例如，在for循環(huán)中，你應(yīng)該使用StringBuilder。它比StringBuffer更容易使用和提供更好的性能。但是請記住，StringBuilder與StringBuffer不同，它不是線程安全的，而且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方法在字符串中添加一個新的部分。當(dāng)你添加了所有的部分后，可以調(diào)用toString()方法來檢索連接字符串。 

下面的代碼片段展示了一個簡單的示例。在每次迭代過程中，這個循環(huán)將i轉(zhuǎn)換成一個字符串，并將其添加到StringBuilder sb的空間中，因此到最后，這段代碼寫入“this is test0123456789”到日志文件。 

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，你可以為構(gòu)造函數(shù)方法提供字符串的第一個元素。這將創(chuàng)建一個新的StringBuilder，其中包含提供的字符串和16個額外字符的容量。當(dāng)你向StringBuilder中添加更多字符時，JVM將動態(tài)地改變StringBuilder的大小。

如果你已經(jīng)知道自己的字符串包含多少字符，那么你可以向不同的構(gòu)造函數(shù)方法提供這個數(shù)字，以實例化一個具有被定義容量的StringBuilder。這進(jìn)一步提高了它的效率，因為它不需要動態(tài)擴展它的容量。

6.在聲明中使用+連接字符串

當(dāng)你在Java中實現(xiàn)第一個應(yīng)用程序時，可能有人告訴你不應(yīng)該用＋來連接字符串。如果在應(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，每個字符串連接的結(jié)果存儲在一個新的字符串對象中。這需要額外的內(nèi)存，并降低應(yīng)用程序的速度，特別是在循環(huán)中連接多個字符串時。

在這些情況下，你應(yīng)該遵循tip 5并使用StringBuilder。

但如果你只是將一個字符串分解成多行來提高代碼的可讀性，那就不是這樣了。

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編譯器將優(yōu)化它并在編譯時執(zhí)行連接。因此，在運行時，代碼只使用1個字符，不需要連接。

7.盡可能使用基本數(shù)據(jù)類型

另一種避免開銷，提高應(yīng)用程序性能的快速方法就是使用原始數(shù)據(jù)類型而不是它們的包裝類。因此，最好是使用int而不是Integer，或者是double而不是Double。這將讓JVM將值存儲在堆棧中，以減少內(nèi)存消耗，并更有效地處理它。

8.盡量避免BigInteger和BigDecimal

由于我們已經(jīng)討論了數(shù)據(jù)類型，我們再來看下BigInteger和BigDecimal。尤其是后者，由于其精度高而受歡迎。但這是有代價的。 
BigInteger和BigDecimal比簡單的long或double需要更多的內(nèi)存，并且大大降低所有的計算速度。因此，如果你需要額外的精度，或者你的數(shù)字超過了一個long范圍，最好三思而后行。這可能是你在提升性能問題中唯一需要更改的地方，特別是當(dāng)你正在實現(xiàn)一個數(shù)學(xué)算法。 

9.首先檢查當(dāng)前日志級別

這個建議是顯而易見的，但不幸的是，你會發(fā)現(xiàn)許多代碼忽略它。在創(chuàng)建調(diào)試消息之前，應(yīng)該先檢查當(dāng)前日志級別。

這里有兩個例子來說明你不應(yīng)該這樣做。

// don't do this
log.debug(“User [” + userName + “] called method X with [” + i + “]”);
// or this
log.debug(String.format(“User [%s] called method X with [%d]”, userName, i));

在這兩種情況下，你將執(zhí)行所有需要的步驟來創(chuàng)建日志消息，而不知道日志框架是否使用日志消息。在創(chuàng)建調(diào)試消息之前，最好先檢查當(dāng)前日志級別。

10.使用Apache Commons StringUtils.Replace 代替String.replace

一般來說,String.replace 方法工作得很好，而且非常高效，特別是如果你使用的是Java 9。但是，如果應(yīng)用程序需要大量的替換操作，并且你還沒有更新到最新的Java版本，那么檢查更快和更有效的替代方案仍然是有意義的。

一個候選就是 Apache Commons Lang's StringUtils.replace 方法。正如Lukas Eder在他最近的一篇博客文章中所描述的那樣，它大大超過了Java 8的String.replace 方法。 

它只需要很小的改變。你只需要為Apache's Commons Lang 項目增加一個Maven依賴項到你的應(yīng)用pom.xml，并用StringUtils.replace方法替換所有String.replace方法的調(diào)用。 

// replace this
test.replace(“test”, “simple test”);
// with this
StringUtils.replace(test, “test”, “simple test”);

11.緩存昂貴的資源，比如數(shù)據(jù)庫連接

緩存是一種流行的解決方案來避免重復(fù)執(zhí)行昂貴或頻繁使用的代碼片段。一般的想法很簡單:重復(fù)使用這些資源比一次又一次地創(chuàng)建一個新的資源要便宜得多。

一個典型的例子就是在池中緩存數(shù)據(jù)庫連接。創(chuàng)建新連接需要時間，如果重用現(xiàn)有連接，則可以避免。

還可以在Java語言本身中找到其他示例。例如，Integer類的valueOf方法緩存了- 128和127之間的值。你可能會說，創(chuàng)建一個新整數(shù)并不太貴，但它經(jīng)常使用，緩存最常用的值提供了性能方面的好處。

但當(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，因此可能需要管理你的緩存，以使資源能夠訪問或刪除過時的資源。

因此，在你開始緩存任何資源之前，請確保是經(jīng)常使用。

總結(jié)

正如你所看到的，提高應(yīng)用程序的性能有時不需要做大量的工作。這篇文章中的大多數(shù)建議，其實只需要稍微的努力就可以將它們應(yīng)用到代碼中。

但通常最重要的建議是很編程語言無關(guān)的:

1. 在你知道有必要之前，不要優(yōu)化
2. 使用分析器來找到真正的瓶頸
3. 首先解決最大的瓶頸問題

原文鏈接：11 Simple Java Performance Tuning Tips（責(zé)編／魏偉）

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