Java效能優化必知的50個細節(珍藏版):Jvm調優+MySQL+Tomcat

Java後端開發發表於2019-03-14

Java效能優化必知的50個細節(珍藏版):Jvm調優+MySQL+Tomcat

在JAVA程式中,效能問題的大部分原因並不在於JAVA語言,而是程式本身。養成良好的編碼習慣非常重要,能夠顯著地提升程式效能。文末有整理好的相關面試檔案,可以免費獲取。

效能優化的50個細節

1. 儘量在合適的場合使用單例

使用單例可以減輕載入的負擔,縮短載入的時間,提高載入的效率,但並不是所有地方都適用於單例,簡單來說,單例主要適用於以下三個方面:

第一,控制資源的使用,通過執行緒同步來控制資源的併發訪問;

第二,控制例項的產生,以達到節約資源的目的;

第三,控制資料共享,在不建立直接關聯的條件下,讓多個不相關的程式或執行緒之間實現通訊。

2. 儘量避免隨意使用靜態變數

當某個物件被定義為static變數所引用,那麼GC通常是不會回收這個物件所佔有的記憶體,如

public class A{

private static B b = new B();

}

此時靜態變數b的生命週期與A類同步,如果A類不會解除安裝,那麼b物件會常駐記憶體,直到程式終止。

3. 儘量避免過多過常地建立Java物件

儘量避免在經常呼叫的方法,迴圈中new物件,由於系統不僅要花費時間來建立物件,而且還要花時間對這些物件進行垃圾回收和處理,在我們可以控制的範圍內,最大限度地重用物件,最好能用基本的資料型別或陣列來替代物件。

4. 儘量使用final修飾符

帶有final修飾符的類是不可派生的。在JAVA核心API中,有許多應用final的例子,例如java、lang、String,為String類指定final防止了使用者覆蓋length()方法。另外,如果一個類是final的,則該類所有方法都是final的。java編譯器會尋找機會內聯(inline)所有的final方法(這和具體的編譯器實現有關),此舉能夠使效能平均提高50%。

如:讓訪問例項內變數的getter/setter方法變成”final:

簡單的getter/setter方法應該被置成final,這會告訴編譯器,這個方法不會被過載,所以,可以變成”inlined”,例子:

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5. 儘量使用區域性變數

呼叫方法時傳遞的引數以及在呼叫中建立的臨時變數都儲存在棧(Stack)中,速度較快;其他變數,如靜態變數、例項變數等,都在堆(Heap)中建立,速度較慢。

6. 儘量處理好包裝型別和基本型別兩者的使用場所

雖然包裝型別和基本型別在使用過程中是可以相互轉換,但它們兩者所產生的記憶體區域是完全不同的,基本型別資料產生和處理都在棧中處理,包裝型別是物件,是在堆中產生例項。在集合類物件,有物件方面需要的處理適用包裝型別,其他的處理提倡使用基本型別。

7. 慎用synchronized,儘量減小synchronize的方法

都知道,實現同步是要很大的系統開銷作為代價的,甚至可能造成死鎖,所以儘量避免無謂的同步控制。synchronize方法被呼叫時,直接會把當前物件鎖了,在方法執行完之前其他執行緒無法呼叫當前物件的其他方法。所以,synchronize的方法儘量減小,並且應儘量使用方法同步代替程式碼塊同步。

9. 儘量不要使用finalize方法

實際上,將資源清理放在finalize方法中完成是非常不好的選擇,由於GC的工作量很大,尤其是回收Young代記憶體時,大都會引起應用程式暫停,所以再選擇使用finalize方法進行資源清理,會導致GC負擔更大,程式執行效率更差。

10. 儘量使用基本資料型別代替物件

String str = "hello";

上面這種方式會建立一個“hello”字串,而且JVM的字元快取池還會快取這個字串;

String str = new String("hello");

此時程式除建立字串外,str所引用的String物件底層還包含一個char[]陣列,這個char[]陣列依次存放了h,e,l,l,o

11. 多執行緒在未發生執行緒安全前提下應儘量使用HashMap、ArrayList

HashTable、Vector等使用了同步機制,降低了效能。

12. 儘量合理的建立HashMap

當你要建立一個比較大的hashMap時,充分利用這個建構函式

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor);

避免HashMap多次進行了hash重構,擴容是一件很耗費效能的事,在預設中initialCapacity只有16,而loadFactor是 0.75,需要多大的容量,你最好能準確的估計你所需要的最佳大小,同樣的Hashtable,Vectors也是一樣的道理。

13. 儘量減少對變數的重複計算

如:

for(int i=0;i

應該改為:

for(int i=0,len=list.size();i

並且在迴圈中應該避免使用複雜的表示式,在迴圈中,迴圈條件會被反覆計算,如果不使用複雜表示式,而使迴圈條件值不變的話,程式將會執行的更快。

14. 儘量避免不必要的建立

如:

A a = new A();

if(i==1){

list.add(a);

}複製程式碼

應該改為:

if(i==1){

A a = new A();

list.add(a);

}複製程式碼

15. 儘量在finally塊中釋放資源

程式中使用到的資源應當被釋放,以避免資源洩漏,這最好在finally塊中去做。不管程式執行的結果如何,finally塊總是會執行的,以確保資源的正確關閉。

16. 儘量使用移位來代替'a/b'的操作

"/"是一個代價很高的操作,使用移位的操作將會更快和更有效

如:

int num = a / 4;

int num = a / 8;複製程式碼

應該改為:

int num = a >> 2;

int num = a >> 3;複製程式碼

但注意的是使用移位應新增註釋,因為移位操作不直觀,比較難理解。

17.儘量使用移位來代替'a*b'的操作

同樣的,對於'*'操作,使用移位的操作將會更快和更有效

如:

int num = a * 4;

int num = a * 8;複製程式碼

應該改為:

int num = a << 2;

int num = a << 3;複製程式碼

18. 儘量確定StringBuffer的容量

StringBuffer 的構造器會建立一個預設大小(通常是16)的字元陣列。在使用中,如果超出這個大小,就會重新分配記憶體,建立一個更大的陣列,並將原先的陣列複製過來,再丟棄舊的陣列。在大多數情況下,你可以在建立 StringBuffer的時候指定大小,這樣就避免了在容量不夠的時候自動增長,以提高效能。

如:

StringBuffer buffer = new StringBuffer(1000);複製程式碼

19. 儘量早釋放無用物件的引用

大部分時,方法區域性引用變數所引用的物件會隨著方法結束而變成垃圾,因此,大部分時候程式無需將區域性,引用變數顯式設為null。

例如:

Java程式碼

Public void test(){

Object obj = new Object();

……

Obj=null;

}複製程式碼

上面這個就沒必要了,隨著方法test()的執行完成,程式中obj引用變數的作用域就結束了。但是如果是改成下面:

Java程式碼

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這時候就有必要將obj賦值為null,可以儘早的釋放對Object物件的引用。

20. 儘量避免使用二維陣列

二維資料佔用的記憶體空間比一維陣列多得多,大概10倍以上。

21. 儘量避免使用split

除非是必須的,否則應該避免使用split,split由於支援正規表示式,所以效率比較低,如果是頻繁的幾十,幾百萬的呼叫將會耗費大量資源,如果確實需要頻繁的呼叫split,可以考慮使用apache的StringUtils.split(string,char),頻繁split的可以快取結果。

22. ArrayList & LinkedList

一個是線性表,一個是連結串列,一句話,隨機查詢儘量使用ArrayList,ArrayList優於LinkedList,LinkedList還要移動指標,新增刪除的操作LinkedList優於ArrayList,ArrayList還要移動資料,不過這是理論性分析,事實未必如此,重要的是理解好2者得資料結構,對症下藥。

23. 儘量使用System.arraycopy ()代替通過來迴圈複製陣列

System.arraycopy() 要比通過迴圈來複制陣列快的多。

24. 儘量快取經常使用的物件

儘可能將經常使用的物件進行快取,可以使用陣列,或HashMap的容器來進行快取,但這種方式可能導致系統佔用過多的快取,效能下降,推薦可以使用一些第三方的開源工具,如EhCache,Oscache進行快取,他們基本都實現了FIFO/FLU等快取演算法。

25. 儘量避免非常大的記憶體分配

有時候問題不是由當時的堆狀態造成的,而是因為分配失敗造成的。分配的記憶體塊都必須是連續的,而隨著堆越來越滿,找到較大的連續塊越來越困難。

26. 慎用異常

當建立一個異常時,需要收集一個棧跟蹤(stack track),這個棧跟蹤用於描述異常是在何處建立的。構建這些棧跟蹤時需要為執行時棧做一份快照,正是這一部分開銷很大。當需要建立一個 Exception 時,JVM 不得不說:先別動,我想就您現在的樣子存一份快照,所以暫時停止入棧和出棧操作。棧跟蹤不只包含執行時棧中的一兩個元素,而是包含這個棧中的每一個元素。

如果您建立一個 Exception ,就得付出代價,好在捕獲異常開銷不大,因此可以使用 try-catch 將核心內容包起來。從技術上講,你甚至可以隨意地丟擲異常,而不用花費很大的代價。招致效能損失的並不是 throw 操作——儘管在沒有預先建立異常的情況下就丟擲異常是有點不尋常。真正要花代價的是建立異常,幸運的是,好的程式設計習慣已教會我們,不應該不管三七二十一就丟擲異常。異常是為異常的情況而設計的,使用時也應該牢記這一原則。

27. 儘量重用物件

特別是String物件的使用中,出現字串連線情況時應使用StringBuffer代替,由於系統不僅要花時間生成物件,以後可能還需要花時間對這些物件進行垃圾回收和處理。因此生成過多的物件將會給程式的效能帶來很大的影響。

28. 在java+Oracle的應用系統開發中,java中內嵌的SQL語言應儘量使用大寫形式,以減少Oracle解析器的解析負擔。

29. 在java程式設計過程中,進行資料庫連線,I/O流操作,在使用完畢後,及時關閉以釋放資源。因為對這些大物件的操作會造成系統大的開銷。

30. 過分的建立物件會消耗系統的大量記憶體,嚴重時,會導致記憶體洩漏,因此,保證過期的物件的及時回收具有重要意義。JVM的GC並非十分智慧,因此建議在物件使用完畢後,手動設定成null。

31. 在使用同步機制時,應儘量使用方法同步代替程式碼塊同步。

32. 不要在迴圈中使用Try/Catch語句,應把Try/Catch放在迴圈最外層

Error是獲取系統錯誤的類,或者說是虛擬機器錯誤的類。不是所有的錯誤Exception都能獲取到的,虛擬機器報錯Exception就獲取不到,必須用Error獲取。

33. 不用new關鍵字建立物件的例項

用new關鍵詞建立類的例項時,建構函式鏈中的所有建構函式都會被自動呼叫。但如果一個物件實現了Cloneable介面,我們可以呼叫它的clone()方法。clone()方法不會呼叫任何類建構函式。

下面是Factory模式的一個典型實現:

public static Credit getNewCredit()

{

return new Credit();

}複製程式碼

改進後的程式碼使用clone()方法:

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34. 不要將陣列宣告為:public static final

35. HaspMap的遍歷:

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利用雜湊值取出相應的Entry做比較得到結果,取得entry的值之後直接取key和value。

36. array(陣列)和ArrayList的使用

array 陣列效率最高,但容量固定,無法動態改變,ArrayList容量可以動態增長,但犧牲了效率。

37. 單執行緒應儘量使用 HashMap, ArrayList,除非必要,否則不推薦使用HashTable,Vector,它們使用了同步機制,而降低了效能。

48. 儘量使用基本資料型別代替物件。

39. 使用具體類比使用介面效率高,但結構彈性降低了,但現代IDE都可以解決這個問題。

40. 應儘可能避免使用內在的GET,SET方法。

以下舉幾個實用優化的例子

一、避免在迴圈條件中使用複雜表示式【文末有整理好的相關面試檔案,可以免費獲取。】

在不做編譯優化的情況下,在迴圈中,迴圈條件會被反覆計算,如果不使用複雜表示式,而使迴圈條件值不變的話,程式將會執行的更快。例子:

import java.util.Vector;

class CEL {

void method (Vector vector) {

for (int i = 0; i < vector.size (); i++) // Violation

; // ...

}

}複製程式碼

更正:

class CEL_fixed {

void method (Vector vector) {

int size = vector.size ()

for (int i = 0; i < size; i++)

; // ...

}}複製程式碼

二、為'Vectors' 和 'Hashtables'定義初始大小

JVM為Vector擴充大小的時候需要重新建立一個更大的陣列,將原原先陣列中的內容複製過來,最後,原先的陣列再被回收。可見Vector容量的擴大是一個頗費時間的事。

通常,預設的10個元素大小是不夠的。你最好能準確的估計你所需要的最佳大小。例子:

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更正:

自己設定初始大小。

public Vector v = new Vector(20);

public Hashtable hash = new Hashtable(10);複製程式碼

三、在finally塊中關閉Stream

程式中使用到的資源應當被釋放,以避免資源洩漏。這最好在finally塊中去做。不管程式執行的結果如何,finally塊總是會執行的,以確保資源的正確關閉。

四、使用'System.arraycopy ()'代替通過來迴圈複製陣列

例子:

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更正:

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五、讓訪問例項內變數的getter/setter方法變成”final”

簡單的getter/setter方法應該被置成final,這會告訴編譯器,這個方法不會被過載,所以,可以變成”inlined”,例子:

class MAF {

public void setSize (int size) {

_size = size;

}

private int _size;

}複製程式碼

更正:

class DAF_fixed {

final public void setSize (int size) {

_size = size;

}

private int _size;

}複製程式碼

六、對於常量字串,用'String' 代替 'StringBuffer'

常量字串並不需要動態改變長度。

例子:

public class USC {

String method () {

StringBuffer s = new StringBuffer ("Hello");

String t = s + "World!";

return t;

}

}複製程式碼

更正:把StringBuffer換成String,如果確定這個String不會再變的話,這將會減少執行開銷提高效能。

以上僅是Java方面程式設計時的效能優化,效能優化大部分都是在時間、效率、程式碼結構層次等方面的權衡,各有利弊,不要把上面內容當成教條,或許有些對我們實際工作適用,有些不適用,還望根據實際工作場景進行取捨,活學活用,變通為宜。

效能優化

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JVM

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1、記憶體模型以及分割槽,需要詳細到每個區放什麼

2、堆裡面的分割槽:Eden,survival (from+ to),老年代,各自的特點

3、物件建立方法,物件的記憶體分配,物件的訪問定位

4、GC的兩種判定方法

5、SafePoint是什麼?

6、GC的三種收集方法:標記清除、標記整理、複製演算法的原理與特點,分別用在什麼地方,如果讓你優化收集方法,有什麼思路?

7、GC收集器有哪些?CMS收集器與G1收集器的特點

8、Minor GC與Full GC分別在什麼時候發生?

9、幾種常用的記憶體除錯工具:jmap、jstack、jconsole、jhat

10、類載入的幾個過程

.......

MySQL

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1、一張表,裡面有ID自增主鍵,當insert了17條記錄之後,刪除了第15,16,17條記錄,再把Mysql重啟,再insert一條記錄,這條記錄的ID是18還是15 ?

2、Mysql的技術特點是什麼?

3、Heap表是什麼?

4、Mysql伺服器預設埠是什麼?

5、如何區分FLOAT和DOUBLE?

6、......

總結【精華】

針對於上面的面試題我總結出了網際網路公司java程式設計師面試涉及到的絕大部分面試題及答案做成了文件和架構視訊資料免費分享給大家(包括Dubbo、Redis、Netty、zookeeper、Spring cloud、分散式、高併發等架構技術資料),希望能幫助到您面試前的複習且找到一個好的工作,也節省大家在網上搜尋資料的時間來學習,也可以關注我一下以後會有更多幹貨分享。

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