编写高性能Java程序的技术汇编

　　性能并不总是我们需要首要考虑的因素，但当我们需要处理的数据量较大，或者对象、计算需要消耗较多资源时，性能问题就会自然浮上来，需要我们花些心思进行调优。本文搜集整理了40多条编写高性能Java代码的心法，希望可以帮到您。清理代码并修改算法
　　不断地重构和整理代码，去除算法中冗余的步骤，使代码更加可读和精炼的同时，通过避免额外的计算来提升性能。尽量指定类、方法为final
　　Java编译器会尽量将final的方法内联化，从而大幅提升性能（约50%）。所以，如可能，尽量将对类、方法使用final修饰符。避免滥用静态变量
　　如无必要，避免将成员申明为static，否则可能导致该成员持有的对象一直不会被释放，直到程序终止或修改引用。保持方法简短
　　过大的方法将消耗更多的内存和CPU周期，而短小精悍的方法将带来更好的内聚性、可读性，和更小的内存占用，从而带来更好的性能。尝试在适当的逻辑点，将过大的方法拆分为合适的小方法。避免使用递归
　　递归是一种很好的算法，有切实的好处和实际用途，但是递归本身具有较高的运行成本。如果性能成为问题，可以考虑放弃递归，改用循环。避免滥用异常
　　抛出异常需要创建对象、获取堆栈等较重开销，异常只用来处理错误，不要刻意用于控制运行流程。尽量使用局部变量
　　调用方法传入的参数、方法创建的临时变量等局部变量都存于栈中，访问时比存于堆中的静态变量、实例变量要快，而且也会随着方法调用结束而被快速清理掉。减少对变量的重复计算
　　调用方法存在一定成本，如创建栈帧、保护现场、恢复现场等，所以，如果变量只需计算一次，就可以提前计算好，不要重复计算，减少方法调用。尽量使用基础类型
　　将数据存储在栈，而不是堆上，有利于更快地回收内存空间，更快地访问数据。因此，尽量使用基础类型（如int），而不是包装类型（Integer），有助于降低内存消耗，提升性能。
　　如果可能，尽量使用array，而不是ArrayList。避免使用BigInteger和BigDecimal
　　BigInteger和BigDecimal提供了更高的计算精度，但是也会占用更多的内存和CPU，如果允许的话，使用Long和Double作为替代。使用isEmpty检查String是否为空
　　String是一个byte数组，isEmpty会判断数组的length，很快就能获得结果。对于单字符，使用char类型，而不是String
　　在处理单个字符的字符串时，使用char以获得更好的性能。使用更轻量级运算
　　必要时，乘除运算可使用更轻量的位移运算替代。避免Random实例被多线程使用
　　多线程共用Random实例时，容易因竞争seed而性能下降，可以使用ThreadLocalRandom作为替代。使用StringBuilder拼接字符串
　　使用+号拼接字符串，可能会创建过多的字符串对象。而StringBuffer有同步机制，性能不及StringBuilder，但要注意StringBuilder是线程不安全的。
　　在单个语句中使用+连接长字符串，以提升可读性，也是可以被编译器优化的。
　　避免在循环体中使用+拼接字符串，这样可能会导致创建过多的StringBuilder对象。更好地替换字符串
　　在Java8及以下版本中，使用Apache Commons StringUtils.replace来替换字符串，比JDK原生的String.replace高效，而更高版本的Java，则使用String.replace会更好。避免过多if-else语句
　　在代码中，尤其是循环体中过多地使用if-else语句，将迫使JVM比较这些条件，从而消耗性能。如果业务逻辑中的判断条件过多，可尝试通过分组并计算boolean结果，再在if语句中使用它。尽可能复用已有对象，而不是随意创建
　　创建新对象有一定的成本，尤其是大量创建的情况下。如果可以，尽量复用已有对象，甚至使用单例模式，而不是随意创建新的对象，尤其是那些大的对象。
　　如果存在较多的重复字符串，可以考虑创建这些字符串对象时使用String.intern方法，将字符串放入常量池，再次创建时从常量池获取同一对象，以减少内存占用。
　　在满足某些条件时，才使用的对象，可以考虑延迟到进入条件区时再创建，而不是提早创建。
　　避免在循环中声明和创建对象，创建过多的对象引用，可以把声明拿到循环之前。尽量使用indexOf，而不是split分割字符串
　　String的split方法中使用了功能更强大的正则表达式，但正则表达式的性能并不总是好，使用不当会导致回溯问题，使CPU居高不下。所以，除非回溯问题可控，尽量使用indexOf来分割字符串。
　　在任何时候使用正则表达式时，都要尽量采用独占模式，避免使用贪婪模式，避免分支选择，避免捕获组的嵌套等，以避免性能问题。选择合适的集合类型
　　ArrayList、HashMap不是线程安全的，而Vector、Hashtable是线程安全的同步集合。当在多线程环境下可能需要线程安全的集合，而不需要线程同步时，尽量使用ArrayList、HashMap，以获得多倍的性能提升。
　　ArrayList和LinkedList分别基于数组和链表实现，两者的利用迭代器遍历（含foreach）的性能相当，但使用for循环遍历时，ArrayList因为有快速随机访问的特性，性能要高于LinkedList。另外，在ArrayList不发生扩容的情况下，在尾部添加删除元素的性能要略高于LinkedList，而LinkedList在头部添加元素的性能较ArrayList高。在构造时初始化集合
　　如果集合内元素可在初始化时确定，则尽量在集合对象构造时初始化进去，而不是先实例化集合对象，再一个一个将元素添加进去。高效使用HashMap
　　在已知数据量的情况下，提前设置初始容量（数据量   加载因子），避免扩容开销。
　　一般使用默认的加载因子（0.75）即可，当特别要求充分利用内存资源时，可增大加载因子，而当查询类操作频繁时，可考虑缩减加载因子。不要在循环中获取集合的大小
　　如果要遍历集合，那么就提前获取集合的长度，而不是在循环中每次判断集合的大小。尽量减少集合方法的调用次数
　　集合提供了很多好用的方法，如size()、containsKey()等，如有可能，尽量减少和避免调用这些方法使用addAll，而不是add
　　addAll可以笔add拥有每秒更高的操作数，如果可以，在向ArrayList这种集合添加多个元素时，尽量使用addAll批量添加，而不是通过add方法逐个添加。使用entrySet，而不是keySet
　　EntrySet 可以在一秒钟内比 KeySet 多运行 9000 个操作，所以在遍历HashMap时，尽量使用entrySet，而不是keySet。使用singletonList构造单元素集合
　　使用singletonList生成单元素集合，比用构造函数new一个更好。使用EnumSet，而不是HashSet
　　如果Set中存储的时枚举值（Enum），则最好使用EnumSet，以获得更好的性能。谨慎使用ArrayList的contains方法
　　集合大都有一个contains方法，用于判断元素是否已存在于集合中。但是，当ArrayList、Vector这种集合数据量较大时，此方法在最差情况下将遍历整个集合，如果在循环中使用，将带来巨大的性能开销。因此，当需要在大型数据集中搜索时，可考虑使用HashMap替代ArrayList。必要时使用Stream遍历集合
　　通常，在数量量少、循环次数较少，以及应用在单核运行的情况下，常规迭代遍历集合的性能较高。如果在多核环境下，对大数据量集合进行迭代，则可以考虑使用由并行机制的Stream。必要时使用NIO
　　传统I/O类在高并发、大数据场景下容易发生阻塞，而且数据在内核空间和用户空间的复制也存在性能开销。一般的场景，可通过Buffer解决阻塞问题，而性能要求更高时，就需要引入NIO，通过DirectBuffer、Channel、多路复用等提升性能。必要时使用高性能通信协议
　　通常，在需要高性能的分布式环境中，应用服务间调用会采用RPC通信框架，而RMI这种较早的RPC通信方式因序列化性能差、阻塞式I/O、短连接等弊病导致性能不能满足需要。为此，可改为使用Dubbo这种在各方面优化过的通信协议，以满足高并发、小对象传输需要。必要时使用序列化框架
　　Java原生的序列化性能较差，如有必要，可使用Protobuf、FastJson、Kryo等序列化框架进行安全、高效地序列化。谨慎使用字符串作为同步对象
　　JVM会缓存字符串对象，不同地方声明的String，如果未使用new String，则可能指向同一个字符串对象，如果使用它作为同步对象，则可能产生意想不到的后果。另外，作为一条通用规则，请尽量保持同步块内的处理量为最低限度，以提升性能。多线程调优技术
　　对于多线程运行的代码，可考虑以下调优方法：在逻辑简单、运算较快的情况下优先考虑单线程模式，而耗时的复杂计算则可以考虑多线程并发降低锁的粒度，缩小同步块，分离读写锁，最小化锁的持有时间，以减少锁竞争，提升自旋锁成功率，降低升级为重量级锁的可能性仅需要保障可见性、有序性时，可使用开销较小的volatile关键字，避免上下文切换设置合理的线程池大小，避免过多线程的上下文切换开销适时使用并发容器类，对数据有强一致性要求时，可使用Hashtable、Vector等强一致性容器，而读远大于写时可使用CopyOnWriteArrayList，当数据量较小、查询频繁时，可使用ConcurrentHashMap容器类。输出前检查日志级别
　　在输出某个级别的日志之前，先检查该级别是否开启，以避免额外的计算。避免将大对象输出到日志中
　　在将对象输出到日志时，仅选取关键的属性作为输出，避免将整个大对象都序列化输出。缓存昂贵的资源
　　创建对象有性能开销，有些对象（如数据库连接）的创建过程尤其耗时，而有些对象本身则占用较大资源，将这些对象缓存起来以便再次使用，而不是随意创建，将大大提升性能。
　　如果可以，尽量使用类似Integer.valueOf方法复用内存中已有对象，而不是用new Integer创建新的对象，尤其是需要大量这种对象的时候。
　　但是，需要注意，缓存需要额外进行管理，如果合算才使用。使用预编译的SQL语句
　　预编译语句（PreparedStatement）具有编译一次而多次使用的特点，比起普通Statement有更好的性能。预编译语句也是安全的，可以避免SQL注入。只选取需要的数据列，而不是*
　　SELECT语句中，只返回那些需要的列，可以节省网络带宽，带来更好的性能。使用正确的表联接
　　当需要从多个表关联查询数据时，注意使用正确的表联接方式，并在联接字段上建立必要的索引。使用联接，而不是子查询
　　相对于联接只遍历一次数据，子查询会多次遍历数据，比联接耗费更多的时间。使用存储过程，而不是查询
　　如果查询语句过于复杂而冗长，则考虑改为使用数据库存储过程，以获得存储过程预编译、较少的数据传递等带来的性能。