Java编码技巧之高效代码50例

导读

世界上只有两种物质：高效率和低效率；世界上只有两种人：高效率的人和低效率的人。——萧伯纳

同理，世界上只有两种代码：高效代码和低效代码；世界上只有两种人：编写高效代码的人和编写低效代码的人。如何编写高效代码，是每个研发团队都面临的一个重大问题。所以，作者根据实际经验，查阅了大量资料，总结了"Java高效代码50例"，让每一个Java程序员都能编写出"高效代码"。

1.常量&变量

1.1.直接赋值常量值，禁止声明新对象

直接赋值常量值，只是创建了一个对象引用，而这个对象引用指向常量值。

反例：

正例：

1.2.当成员变量值无需改变时，尽量定义为静态常量

在类的每个对象实例中，每个成员变量都有一份副本，而成员静态常量只有一份实例。

反例：

正例：

1.3.尽量使用基本数据类型，避免自动装箱和拆箱

Java 中的基本数据类型double、float、long、int、short、char、boolean，分别对应包装类Double、Float、Long、Integer、Short、Character、Boolean。 JVM支持基本类型与对应包装类的自动转换，被称为自动装箱和拆箱。装箱和拆箱都是需要CPU和内存资源的，所以应尽量避免使用自动装箱和拆箱。

反例：

正例：

1.4.如果变量的初值会被覆盖，就没有必要给变量赋初值

反例：

正例：

1.5.尽量使用函数内的基本类型临时变量

在函数内，基本类型的参数和临时变量都保存在栈（Stack）中，访问速度较快；对象类型的参数和临时变量的引用都保存在栈（Stack）中，内容都保存在堆（Heap）中，访问速度较慢。在类中，任何类型的成员变量都保存在堆（Heap）中，访问速度较慢。

反例：

正例：

1.6.尽量不要在循环体外定义变量

在老版JDK中，建议“尽量不要在循环体内定义变量”，但是在新版的JDK中已经做了优化。通过对编译后的字节码分析，变量定义在循环体外和循环体内没有本质的区别，运行效率基本上是一样的。反而，根据“ 局部变量作用域最小化 ”原则，变量定义在循环体内更科学更便于维护，避免了延长大对象生命周期导致延缓回收问题。

反例：

正例：

1.7.不可变的静态常量，尽量使用非线程安全类

不可变的静态常量，虽然需要支持多线程访问，也可以使用非线程安全类。

反例：

正例：

1.8.不可变的成员变量，尽量使用非线程安全类

不可变的成员变量，虽然需要支持多线程访问，也可以使用非线程安全类。

反例：

正例：

2.对象&类

2.1.禁止使用JSON转化对象

JSON提供把对象转化为JSON字符串、把JSON字符串转为对象的功能，于是被某些人用来转化对象。这种对象转化方式，虽然在功能上没有问题，但是在性能上却存在问题。

反例：

正例：

2.2.尽量不使用反射赋值对象

用反射赋值对象，主要优点是节省了代码量，主要缺点却是性能有所下降。

反例：

正例：

2.3.采用Lambda表达式替换内部匿名类

对于大多数刚接触JDK8的同学来说，都会认为Lambda表达式就是匿名内部类的语法糖。实际上， Lambda表达式在大多数虚拟机中采用invokeDynamic指令实现，相对于匿名内部类在效率上会更高一些。

反例：

正例：

2.4.尽量避免定义不必要的子类

多一个类就需要多一份类加载，所以尽量避免定义不必要的子类。

反例：

正例：

2.5.尽量指定类的final修饰符

为类指定final修饰符，可以让该类不可以被继承。如果指定了一个类为final，则该类所有的方法都是final的，Java编译器会寻找机会内联所有的final方法。内联对于提升Java运行效率作用重大，具体可参见Java运行期优化，能够使性能平均提高50%。

反例：

正例：

注意：使用Spring的AOP特性时，需要对Bean进行动态代理，如果Bean类添加了final修饰，会导致异常。

3.方法

3.1.把跟类成员变量无关的方法声明成静态方法

静态方法的好处就是不用生成类的实例就可以直接调用。静态方法不再属于某个对象，而是属于它所在的类。只需要通过其类名就可以访问，不需要再消耗资源去反复创建对象。即便在类内部的私有方法，如果没有使用到类成员变量，也应该声明为静态方法。

反例：

正例：

3.2.尽量使用基本数据类型作为方法参数类型，避免不必要的装箱、拆箱和空指针判断

反例：

正例：

3.3.尽量使用基本数据类型作为方法返回值类型，避免不必要的装箱、拆箱和空指针判断

在JDK类库的方法中，很多方法返回值都采用了基本数据类型，首先是为了避免不必要的装箱和拆箱，其次是为了避免返回值的空指针判断。比如：Collection.isEmpty()和Map.size()。

反例：

正例：

3.4.协议方法参数值非空，避免不必要的空指针判断

协议编程，可以@NonNull和@Nullable标注参数，是否遵循全凭调用者自觉。

反例：

正例：

3.5.协议方法返回值非空，避免不必要的空指针判断

协议编程，可以@NonNull和@Nullable标注参数，是否遵循全凭实现者自觉。

反例：

正例：

3.6.被调用方法已支持判空处理，调用方法无需再进行判空处理

反例：

正例：

3.7.尽量避免不必要的函数封装

方法调用会引起入栈和出栈，导致消耗更多的CPU和内存，应当尽量避免不必要的函数封装。当然，为了使代码更简洁、更清晰、更易维护，增加一定的方法调用所带来的性能损耗是值得的。

反例：

正例：

3.8.尽量指定方法的final修饰符

方法指定final修饰符，可以让方法不可以被重写，Java编译器会寻找机会内联所有的final方法。内联对于提升Java运行效率作用重大，具体可参见Java运行期优化，能够使性能平均提高50%。

注意：所有的private方法会隐式地被指定final修饰符，所以无须再为其指定final修饰符。

反例：

正例：

注意：使用Spring的AOP特性时，需要对Bean进行动态代理，如果方法添加了final修饰，将不会被代理。

4.表达式

4.1.尽量减少方法的重复调用

反例：

正例：

4.2.尽量避免不必要的方法调用

反例：

正例：

4.3.尽量使用移位来代替正整数乘除

用移位操作可以极大地提高性能。对于乘除2^n(n为正整数)的正整数计算，可以用移位操作来代替。

反例：

正例：

4.4.提取公共表达式，避免重复计算

提取公共表达式，只计算一次值，然后重复利用值。

反例：

正例：

4.5.尽量不在条件表达式中用!取反

使用!取反会多一次计算，如果没有必要则优化掉。

反例：

正例：

4.6.对于多常量选择分支，尽量使用switch语句而不是if-else语句

if-else语句，每个if条件语句都要加装计算，直到if条件语句为true为止。switch语句进行了跳转优化，Java中采用tableswitch或lookupswitch指令实现，对于多常量选择分支处理效率更高。经过试验证明：在每个分支出现概率相同的情况下，低于5个分支时if-else语句效率更高，高于5个分支时switch语句效率更高。

反例：

正例：

备注：如果业务复杂，可以采用Map实现策略模式。

5.字符串

5.1.尽量不要使用正则表达式匹配

正则表达式匹配效率较低，尽量使用字符串匹配操作。

反例：

正例：

5.2.尽量使用字符替换字符串

字符串的长度不确定，而字符的长度固定为1，查找和匹配的效率自然提高了。

反例：

正例：

5.3.尽量使用StringBuilder进行字符串拼接

String是final类，内容不可修改，所以每次字符串拼接都会生成一个新对象。StringBuilder在初始化时申请了一块内存，以后的字符串拼接都在这块内存中执行，不会申请新内存和生成新对象。

反例：

正例：

5.4.不要使用""+转化字符串

使用""+进行字符串转化，使用方便但是效率低，建议使用String.valueOf.

反例：

正例：

6.数组

6.1.不要使用循环拷贝数组，尽量使用System.arraycopy拷贝数组

推荐使用System.arraycopy拷贝数组，也可以使用Arrays.copyOf拷贝数组。

反例：

正例：

6.2.集合转化为类型T数组时，尽量传入空数组T[0]

将集合转换为数组有2种形式：toArray(new T[n])和toArray(new T[0])。在旧的Java版本中，建议使用toArray(new T[n])，因为创建数组时所需的反射调用非常慢。在OpenJDK6后，反射调用是内在的，使得性能得以提高，toArray(new T[0])比toArray(new T[n])效率更高。此外，toArray(new T[n])比toArray(new T[0])多获取一次列表大小，如果计算列表大小耗时过长，也会导致toArray(new T[n])效率降低。

反例：