进阶 Java 高手必须知道的 11 个优化建议
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· 2020-11-01
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这篇文章就是告诉你，如何通过消除瓶颈、缓存和一些细节调整来优化性能。
大多数开发人员认为性能优化是一个复杂的话题，需要很多的经验积累和知识储备才能搞定，这话不全对。优化性能确实不是一个容易的事情，但并不意味你不了解全貌就不能优化，就像不积跬步无以至千里，下面是我积累的一些性能优化的建议，可以帮助你从现在开始。
这些建议大多数针对于 Java 语言，但是原理却有一些通用性，好了，我们直接从几个通用的性能优化建议开始。
1. 做必要的优化
一定要记住一个最重要的优化原则，只有发现必须做的优化，否则不要做任何标准库的替换或者进行复杂的逻辑优化。
在大多数情况下，过早的优化会占用大量时间，并使代码难以阅读和维护。更糟的是，这些优化通常不会带来任何好处，因为将花费大量时间来优化应用程序的非关键部分。
那么关键问题就来了，如何评估是必要的优化呢？
首先你需要定义标准，比如你程序的 API 的响应时间是多少或者单位时间内处理的请求书，这个确定以后你就可以查看哪些地方慢，哪些地方需要改进，接下来需要做的事情就是看第二个技巧。
2. 查找真正的瓶颈
在遵循了第一个建议并确定了需要改进的部分以后，从哪里开始呢？
可以通过如下两种方法解决这个问题：
从可疑或者可能造成问题的地方开始。 或者通过分析器找到出现瓶颈的地方。
通过分析器找到问题的办法可以让你更好的理解代码的性能，同时可以专注于最关键的部分，当然如果对于性能的分析你从未试过使用分析器，那么仅仅靠猜测的话估计只会凭借自己的直觉南辕北辙。
3. 性能测试
这个一个非常重要的方式，提前写好程序的性能测试，这样就可以在你性能优化前后运行性能测试，这样就可以实际的评估出部署程序以后实际解决性能问题的情况。同时可以避免一些因为性能优化导致的程序问题，比如你想针对数据库做缓存，那么这点就显得尤为重要了。
4. 优先处理最大的瓶颈
在创建性能测试程序和使用 Profiler 分析应用程序以后，你会发现有一堆问题要去修复，但是问题又来了，还是不知道从何入手。
从一个可以最快解决问题改善性能的地方开始，这也是可以让你说服团队进行性能评估的必要性最好的依据了。但是相反，我建议从最重要的性能问题开始，这也是可以最大限度的改进性能。到这里通用的性能优化思路差不多了，我们了解一些 Java 语言特定的优化方案。
5. 使用 StringBuilder 连接字符串
在 Java 中有许多不同的选项来连接字符串。例如，+或+=， StringBuffer 或 StringBuilder。那么你应该选择哪种呢？
其实这依赖你具体的场景，如果你是 for 循环里面做字符串的拼接，那么推荐使用 StringBuilder，它比 StringBuffer 有更好的性能，当然需要分析当前的场景是否需要线程安全，否则不得不使用 StringBuffer。
可以非常简单的创建 StringBuilder 实例，然后通过 append 追加字符串，最后通过 toString 方法转换为字符串。下面就是一个最简单的例子，最终输出 This is a test0 1 2 3 4 5 6 7 8 9。
StringBuilder sb = new StringBuilder(“This is a test”);
for (int i=0; i<10; i++) {
sb.append(i);
sb.append(" ");
}
log.info(sb.toString());
StringBuilder 构造函数会默认初始化当前字符串的长度加16字符长度长度，当你添加更多的字符的时候，JVM 会动态增加 StringBuilder 的 size，所以如果你已经确切知道了当前 StringBuilder 需要容纳多少字符，那么可以直接初始化的时候固定下来 size，这样可以优化性能。
6. 在一个语句中拼接字符串使用 +
等下这个问题不是和 5 冲突了吗？其实不是的。因为 String 的不可变性，如果在 for 循环中拼接 String 每次都会创建一个新对象，但是一个语句中的 + 则不然， JVM 会在编译的时候针对一个字符串的 + 拼接做性能优化，最终使用一个 String 对象，如下面的例子。
Query q = em.createQuery(“SELECT a.id, a.firstName, a.lastName ”
+ “FROM Author a ”
+ “WHERE a.id = :id”);
7. 尽可能使用基本类型而不是包装类型
一个很常见并且很普遍的做法就是使用基本类型而不是包装类型，比如使用 int 替代 Integer，使用 double 替代 Double，这样可以使 JVM 把变量存储在 Stack 里面而不是 Heap 里面来减少整体的内存消耗。
8. 尽量避免使用BigInteger和BigDecimal
上面我们已经在讨论数据类型，那我们继续看一下BigInteger和BigDecimal，尤其是BigDecimal在精度上面给我们带来的利好足以让我们爱不释手，然而代价却是昂贵的。
与简单的long或double相比，BigInteger和BigDecimal需要更多的内存，从而大大降低了所有计算的速度。所以需要再三考虑是否存储值超过了 long 类型的最大范围或者是精度无法控制了，如果不是优先考虑基本类型。
9. 首先检查当前日志级别
这个对性能的影响还是非常明显的，然而你会发现大部分的代码中都忽略了这个问题。正确的姿势是先判断级别，不然你会创建一个 String 对象然后却用不到他。下面就是两个例子。
log.debug(“User [” + userName + “] called method X with [” + i + “]”);
log.debug(String.format(“User [%s] called method X with [%d]”, userN
所以正确的做法应该是如下
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug(“User [” + userName + “] called method X with [” + i + “]”);
}
10. 使用 Apache Commons StringUtils.replace 代替 String.replace
通常情况下 StringUtils.replace 的性能会比 String.replace 性能好，所以推荐使用前者，关于这个性能比较有一篇文章有详细的说明：《String.replace 用的不对性能可能差 10 倍，你用对了吗？》
test.replace(“test”, “simple test”);
StringUtils.replace(test, “test”, “simple test”);
11. 对一些昂贵的资源进行缓存
缓存是一种流行的解决方案，可以避免重复执行昂贵或经常使用的代码片段。总体思路很简单：重复使用这些资源要比一次又一次地创建新资源要节省资源。
一个典型的示例是在池中缓存数据库连接。创建新连接需要花费时间，当然池这个技术也是非常普遍的，比如数据库连接池、线程池等等。
本身 Java 中 Integer类的valueOf方法缓存-128到127之间的值也是这个道理，虽然创建新的Integer成本本身很高，但是如果它的使用频率很高性能的开销就会显得非常明显。
当然也需要考虑缓存带来的开销，毕竟你缓存了内容就需要在资源过期的时候进行更新。
总结
所以从上面的建议中你可以发现，我们仅仅用了很简单的方式，很少的操作就可以针对性能做了很大的帮助，所以呢：
针对真正的必要做优化 使用工具找到性能瓶颈 先从最大的性能问题入手