Java性能优化方面的程序优化知识点归纳，希望对你有所帮助

喜欢ヅ旅行 2022-04-01 13:15 141阅读 0赞

常用的程序设计优化技巧：

1、字符串优化处理

（1）String 类的特点：不变性、针对常量池的优化（ String.intern() 方法的意义）

（2）subString 方法的内存泄漏 :

（3）字符串分割和查找不要使用 split 函数，效率低，而是使用 StringTokenizer 或者 indexOf结合 subString() 函数完成分割。

（4）用 charAt （）方法代替 startWith （）方法。

（5）对于静态字符串或者变量字符串的连接操作， Java 在编译的时候会进行彻底的优化，将多个连接操作的字符串在编译时合成一个单独的字符串，而不是生成大量的 String 实例。只生成一个对象。

（6）在无需考虑线程安全情况下尽量使用 StringBuilder 。

（7）StringBuffer 和 StringBuilder 初始化的时候都可以设置一个初始值，默认是 16B 。如果字符串的长度大于 16B 的时候，则需要进行扩容。扩容策略是将原有的容量大小翻倍，以新的容量申请内存空间，建立 char 数组，然后将数组中的内容复制到这个新的数组中，使用 Arrays.copyOf() 函数。因此，如果能预先评估 StringBuilder 的大小，则可以节省这些复制操作，从而提高系统的性能。

![1240][]

2、List 接口

（ 1 ） ArrayList 和 Vector 的区别：它们几乎使用了相同的算法，它们的唯一区别是对多线程的支持。 ArrayList 是不安全的，而 Vector 是线程安全的。

（ 2 ） LinkedList 和 ArrayList 的区别：

|---1 、 linkedList 采用链表实现，适合于数据删除和插入非常频繁的情况，不适合随机访问。

|---2 、 ArrayList 采用数组实现，适用于随机查找和顺序读的情况，不适合删除和插 入数据非常频繁的场景。

（3）基于数组的 List 都会有一个容量参数。当 ArrayList 所存储的元素容量超过其已有大小的时候就会进行扩容，数组的扩容会导致整个数组进行一次内存复制。因此合理的数组大小会减小数组扩容的次数从而提高系统性能。

（4）遍历列表的时候尽量使用迭代器，速度快。

2、Map 接口：

（1）HashMap 的实现原理：简单的说， HashMap 就是将 key 做 hash 算法，然后将 hash 值映射到内存地址，直接取得 key 所对应的数据。在 HashMap 中，底层数据结构使用的是数组，所谓的内存地址指的是数组的下标索引。

（2）容量参数与扩容：默认情况下， hashmap 的初始容量为 16 ，负载因子为 0.75 ，也就是说当 hashmap 的实际容量达到了初始容量 \* 负载因子（ hashmap 内部维护的一个 threshold 值）的时候， hashmap 就会进行扩容。在扩容时，会遍历整个 hashmap ，因此应该设置合理的初始大小和负载因子，可以减小 hashmap 扩容的次数。

（3）LinkedHashMap-- 有序的 HashMap ： HashMap 的最大缺点是其无序性，被存入到 Hashmap 中的元素，在遍历 HashMap 的时候，其输出不一定按照输入的顺序，而是 HashMap 会根据 hash 算法设定一个查找高效的顺序。如果希望保存输入顺序，则需要使用 LinkedHashMap 。LinkedHashmap 在内部又增加了一个链表，用于保存元素的顺序。

![1240 1][]

（4）LinkedList 可以提供两种类型的顺序：一个是元素插入时候的顺序，一个是最近访问的顺序。注意： LinkedHashMap 在迭代过程中，如果设置为按照最后访问时间进行排序，即：每当使用 get() 方法访问某个元素时，该元素便会移动到链表的尾端。但是这个时候会出现异常，因此， LinkedHashMap 工作在这种模式的时候，不能在迭代器中使用 get() 操作。

（5）关于 ConcurrentModificationException ：该异常一般会在集合迭代过程中被修改时抛出。因此，不要在迭代器模式中修改集合的结构。这个特性适合于所有的集合类，包括 HashMap 、 Vector 、 ArrayList 等。

（6）TreeMap-- 如果要对元素进行排序，则使用 TreeMap 对 key 实现自定义排序，有两种方式：在 TreeMap 的构造函数中注入一个 Comparator 或者使用一个实现了 Comparable 的 key 。

（7）如果需要将排序功能加入 HashMap ，最好是使用 Treemap 而不是在应用程序自定义排序。

（8）HashMap 基于 Hash 表实现， TreeMap 基于红黑树实现。

3 、 Map 和 Set 的关系：

（ 1 ）所有 Set 的实现都只是对应的 Map 的一种封装，其内部维护一个 Map 对象。即： Set只是相应的 Map 的 Value 是一种特殊的表现形式的一种特例。

（ 2 ） Set 主要有三种实现类： HashSet 、 LinkedHashSet 、 TreeSet 。其中 HashSet 是基于 Hash 的快速元素插入，元素之间无序。 LinkedHashSet 同时维护着元素插入顺序，遍历集合的时候，总是按照先进先出的顺序排序。 TreeSet 是基于红黑树的实现，有着高效的基于元素 Key 的排序算法。

4 、优化集合访问代码：

（ 1 ）、分离循环中被重复调用的代码：例如， for 循环中使用集合的 size() 函数，则不应该把这个函数的调用放到循环中，而是放到循环外边、

（ 2 ）、省略相同的操作：

5 、 RandomAccess 接口：通过 RandomAccess 可知道 List 是否支持随机快速访问。同时，如果应用程序需要通过索引下标对 List 做随机访问，尽量 buyaoshiyongLinkedList ， ArrayList 或者 Vector 可以。

6 、 JavaNIO 的特性：

1 、为所有的原始类型提供 Buffer 支持。

2 、使用 Java.nio.charset.Charset 作为字符编码解码解决方案。

3 、增加通道抽象代替原有的 IO 流抽象。

4 、支持锁和内存映射文件的文件访问接口。

5 、提供基于 Selector 的异步网络 IO 。

7 、 Java 中 NIO 的使用。 Channel 是一个双向通道，即可读也可写。应用程序不能直接操作 Channel ，必须借助于 Buffer 。例如读数据的时候，必须把数据从通道读入到缓冲区，然后在缓冲区中进行读取。以文件读取为例，首先通过文件输入流获得文件通道，然后把文件通道的内容读入到缓冲区中，然后就可以对缓冲区操作。

8 、 Buffer 的基本原理：

1 、 Buffer 的创建： Buffer 的静态 allocate(int size) 方法或者 Buffer.wrap(byte\[\]src) 。

2 、 Buffer 的工作原理：三个变量： position ，代表当前缓冲区的位置，写缓冲区的时候，将从 position 的下一个位置写数据。 Capacity ，代表缓冲区的总容量上限。 Limit ，缓冲区的实际上限，也就是说，读数据的时候，数据即是从 position 到 limit 之间的数据

3 、 flip 操作： limit=position,position=0, 一般是在读写切换的时候使用。写完数据之后，需要限定下有效数据范围，才能读数据；

4 、 clear 操作： position-0 ， limit=capacity. 。为重新写入缓冲区做准备。

5 、 rewind 操作： position=0 ，为读取缓冲区中有效数据做准备，一半 limit 已经被合理设置。

9 、读写缓冲区：

1 、 public byte get() ：顺序读取缓冲区的一个字节， position 会加一

2 、 public Buffer get(byte\[\]dst): 将缓冲区中的数据读入到数组 dst 中，并适当的移动 position

3 、 public byte get(int index) ：得到第 index 个字节，但不移动 posoiion

4 、 public ByteBuffer put(byte b) ：将字节 b 放入到缓冲区中，并移动 position

5 、 public ByteBuffer put(int index,byte b) ：将字节 b 放到缓冲区的 index 位位置

6 、 pubglic final ByteBuffer(byte\[\]src) ：将字节数组 src 放到缓冲区中。

10 、标志缓冲区：类似于一个书签的功能，在数据的处理过程中，可随时记录当前位置。然后在任意时刻，回到这个位置。 Mark 用于记录当前位置， reset 用于恢复到 mark 所在的位置、

11 、复制缓冲区：使用 Buffer 的 duplicate 方法可以复制一个缓冲区，副本缓冲区和原缓冲区共享一份空间但是有有着独立的 position 、 capacity 和 limit 值。

20 、缓冲区分片：缓冲区分片使用 slice 方法实现。它将在现有的缓冲区中，创建的子缓冲区。子缓冲区和父缓冲区共享数据。这个方法有助于将系统模块化。缓冲区切片可以将一个大缓冲区进行分割处理，得到的子缓冲区都具有缓冲的缓冲区模型结构；因此。这个操作有助于系统的模块化。

12 、只读缓冲区：只读缓冲区可以保证核心数据的安全，如果不希望数据被随意篡改，返回一个只读缓冲区是很有帮助的。

13 、文件映射到内存： NIO 提供了一种将文件映射到内存的方法进行 IO 操作，这种方法比基于流 IO 快很多。这个操作主要由 FileChanne.map() 操作。使用文件内存的方式，将文本通过 FileChannel 映射到内存中。然后从内存中读取数据。同时，通过修改 Buffer, 将对内存中数据的修改写到对应的硬盘文件中。

14 、处理结构化数据：散射和聚集。散射就是将数据读入到一组 bytebuffer 中，而聚集正好相反。通过 ScatteringByteChannel 和 GatheringByteChannel 可以简化对结构数据的操作。

15 、直接内存访问： DirectBuffer 直接分配在物理内存中，并不占用对空间，因此也不受对空间限制。 DirectBuffer 的读写操作比普通 Buffer 块，因为 DirectBuffer 直接操纵的就是内核缓冲区。

16 、引用类型：强、软、若、虚四种引用类型。

WeakHashMap ：是弱引用的一中典型应用，它使用弱引用作为内部数据的存储方案。可以作为简单的缓存表解决方案。

如果在系统中，需要一张很大的 Map 表， Map 中的表项作为缓存之用。这也意味着即使没能从该 Map 中取得相应地数据，系统也可以通过选项方案获取这些数据，虽然这样会消耗更多的时间，但是不影响系统的正常运行。这个时候，使用 WeakHashMap 是最合适的。因为 WeakHashMap 会在系统内存范围内，保存所有表项，而一旦内存不够，在 GC 时，没有被引用的又会很快被清除掉，避免系统内存溢出。

17 、有助于改善系统性能的技巧：

1 、慎用异常： for 循环中使用 try-catch 会大大降低系统性能

2 、使用局部变量：局部变量的访问速度远远高于类的静态变量的访问速度，因为类的 变量是存在在堆空间中的。

3 、位运算代替乘除法：右移代表除以二、左移代表乘以二。

4 、有的时候考虑是否可以使用数组代替位运算。

5 、一维数组代替二维数组。

6 、提取表达式：尽可能让程序少做重复的计算，尤其要关注在循环体的代码，从循环提中提取重复的代码可以有效的提升系统性能。

**为了让学习变得轻松、高效，今天给大家免费分享一套Java入门教学资源。帮助大家在成为Java架构师的道路上披荆斩棘。需要入门的资料欢迎加入学习交流群：9285，05736**

![1240 2][]

[1240]: /images/20220401/55b8d4ced75e4638a6a2a724fd1d73f7.png
[1240 1]: /images/20220401/f8b6fb6ad64f4244ba0da737a090c6bc.png
[1240 2]: /images/20220401/2176837d0c654dba84b34c79ef6f3fa4.png