提高Java代码性能的17个奇技淫巧，让你的程序飞起来！

Java 编码优化是一个持续的过程，涉及到多个方面，包括代码的可读性、性能以及资源利用。以下提供了一些常见的 Java 编码优化技巧，同时附带业务场景案例和代码示例，帮助您更好地理解。

1. 避免不必要的对象创建

业务场景：在处理大量数据的业务场景中，频繁创建对象会增加垃圾收集的负担。

优化前：

public void processLargeCollection(List<String> list) {
    for (String str : list) {
        String trimmedStr = str.trim();
        // 处理逻辑
    }
}

优化后：

public void processLargeCollection(List<String> list) {
    for (String str : list) {
        // 直接在循环中处理字符串，避免创建新对象
        if (str.startsWith("prefix")) {
            // 处理逻辑
        }
    }
}

2. 使用合适的数据结构

业务场景：在需要频繁查找、添加、删除操作的场景中，选择合适的数据结构可以提高效率。

优化前：

List<String> list = new ArrayList<>();
// 频繁进行查找操作，效率低

优化后：

Set<String> set = new HashSet<>();
// 使用 HashSet 进行查找，效率更高

3. 缓存结果

业务场景：对于重复计算且计算成本高的逻辑，可以使用缓存来存储结果。

优化前：

public int getFibonacci(int n) {
    if (n <= 1) {
        return n;
    }
    return getFibonacci(n - 1) + getFibonacci(n - 2);
}

优化后：

public int getFibonacci(int n, Map<Integer, Integer> cache) {
    if (n <= 1) {
        return n;
    }
    if (cache.containsKey(n)) {
        return cache.get(n);
    }
    int result = getFibonacci(n - 1, cache) + getFibonacci(n - 2, cache);
    cache.put(n, result);
    return result;
}

4. 避免使用全局变量

业务场景：全局变量可能导致不必要的内存占用，并在多线程环境中引发同步问题。

优化前：

public class AppConfig {
    public static String configValue = "default";
    // ...
}

优化后：

public class AppConfig {
    private String configValue = "default";
    public String getConfigValue() {
        return configValue;
    }
    // ...
}

5. 使用局部变量

业务场景：局部变量的生命周期更短，可以减少内存占用。

优化前：

public class Service {
    public static int staticVar = 0;
    // ...
}

优化后：

public class Service {
    public int localVar = 0;
    // ...
}

6. 避免使用过宽的访问权限

业务场景：限制变量或方法的访问权限可以减少不必要的外部访问。

优化前：

public class User {
    public String name;
    // ...
}

优化后：

public class User {
    private String name;
    public String getName() {
        return name;
    }
    // ...
}

7. 使用 StringBuilder/Buffer

业务场景：在字符串拼接频繁的场景中，使用 StringBuilder 可以提高性能。

优化前：

String result = "";
for (String str : list) {
    result += str;
}

优化后：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String str : list) {
    sb.append(str);
}
String result = sb.toString();

8. 避免使用 finalize 方法

业务场景：finalize 方法的执行时机不确定，可能导致资源释放不及时。

优化前：

public class Resource {
    @Override
    protected void finalize() throws Throwable {
        super.finalize();
        // 释放资源
    }
}

优化后：

public class Resource implements AutoCloseable {
    public void close() {
        // 释放资源
    }
    // ...
}

9. 并发优化

业务场景：在需要处理大量并发请求的场景中，合理使用线程池可以提高系统响应速度。

优化前：

ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
service.execute(runnable);

优化后：

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
service.submit(runnable);

10. 避免使用同步代码块

业务场景：在高并发场景中，过度同步会降低性能。

优化前：

synchronized (this) {
    // 执行操作
}

优化后：

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
    // 执行操作
} finally {
    lock.unlock();
}

11. 利用现代 Java 的 Stream API

业务场景：处理集合数据时，Stream API 可以提供更简洁、更高效的代码。

优化前：

List<String> results = new ArrayList<>();
for (String str : list) {
    if (str.startsWith("prefix")) {
        results.add(str);
    }
}

优化后：

List<String> results = list.stream()
                            .filter(str -> str.startsWith("prefix"))
                            .collect(Collectors.toList());

12. 减少不必要的类型转换

业务场景：频繁的类型转换会影响性能，特别是涉及到基础数据类型和包装类之间的转换。

优化前：

Integer integerValue = 100;
int intValue = integerValue; // 自动拆箱

优化后：

int intValue = 100; // 使用原始类型

13. 使用更精确的数据类型

业务场景：根据实际需要选择最合适的数据类型，避免使用过大的数据类型。

优化前：

Integer count = 0;
for (...) {
    count++; // 使用 Integer 可能导致不必要的自动装箱
}

优化后：

int count = 0; // 使用更精确的原始类型
for (...) {
    count++;
}

14. 避免使用过于复杂的正则表达式

业务场景：正则表达式是强大的字符串处理工具，但过于复杂的正则表达式会严重影响性能。

优化前：

Pattern pattern = Pattern.compile(".*some complex pattern.*");
Matcher matcher = pattern.matcher(inputString);
boolean found = matcher.find();

优化后：

Pattern pattern = Pattern.compile("some simpler pattern");
// ...

15. 避免在循环中使用 I/O 操作

业务场景：I/O 操作通常是非常耗时的，应该避免在循环中进行。

优化前：

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    writeToFile(data);
}

优化后：

List<String> dataBatch = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    dataBatch.add(data);
}
writeToFile(dataBatch); // 一次性写入多个数据

16. 利用懒加载

业务场景：懒加载可以延迟对象的创建，直到真正需要它们的时候。

优化前：

class MyService {
    private ExpensiveResource resource = new ExpensiveResource();
}

优化后：

class MyService {
    private ExpensiveResource resource;

    public synchronized ExpensiveResource getResource() {
        if (resource == null) {
            resource = new ExpensiveResource();
        }
        return resource;
    }
}

17. 避免过早优化

业务场景：过早优化可能会让代码变得复杂且难以维护。

优化建议：

• 首先关注代码的清晰性和正确性。
• 使用性能分析工具确定性能瓶颈。
• 根据性能分析的结果有针对性地进行优化。

结语

优化技巧的选择和应用需要根据具体的业务场景和性能瓶颈来决定。在进行优化时，应该首先识别瓶颈所在，然后有针对性地应用优化策略。同时，优化也应该以不牺牲代码的可读性和可维护性为前提。在某些情况下，过度优化可能会使代码变得复杂而难以维护。因此，优化应该是一个权衡的过程，需要根据实际情况进行选择。此外，利用现代 Java 语言的特性和库，如 Stream API、Lambda 表达式等，可以编写出更简洁、更高效的代码。