Java優化

akbarken發表於2013-10-11
Java優化

效率可以大幅度提升的空間在資料庫操作部分以及程式控制部分。下面，分條敘述對耗時操作的改進方法。

針對日誌記錄的優化

關閉日誌記錄，或者更改日誌輸出級別。因為從兩臺伺服器的外部系統 D 上獲取到的資訊是相同的，所以資料庫插入操作會丟擲異常，異常資訊類似於“Attempt to insert duplicate record”，這樣的異常資訊跟有效資訊的條數相等，有上千條。這種情況是能預料到的，所以可以考慮關閉日誌記錄，或者不關閉日誌記錄而是更改日誌輸出級別，只記錄嚴重級別（severe level）的錯誤資訊，並將此類操作的日誌級別調整為警告級別（warning level），這樣就不會記錄以上異常資訊了。本專案使用的是 Java 自帶的日誌記錄類，以下配置檔案將日誌輸出級別設定為嚴重級別。

清單 1. log.properties 設定日誌輸出級別的片段
 # default file output is in user ’ s home directory. 
 # levels can be: SEVERE, WARNING, INFO, FINE, FINER, FINEST 
 java.util.logging.ConsoleHandler.level=SEVERE 
 java.util.logging.FileHandler.formatter=java.util.logging.SimpleFormatter 
 java.util.logging.FileHandler.append=true

針對資料庫連線的優化

共享資料庫連線。共有 5 次資料庫連線操作，每次都需重新建立資料庫連線，資料庫插入操作完成之後又立即釋放了，資料庫連線沒有被複用。為了做到共享資料庫連線，可以通過單例模式（Singleton Pattern）獲得一個相同的資料庫連線，每次資料庫連線操作都共享這個資料庫連線。這裡沒有使用資料庫連線池（Database Connection Pool）是因為在程式只有少量的資料庫連線操作，只有在大量併發資料庫連線的時候才需要連線池。

清單 2. 共享資料庫連線的程式碼片段
 public class JdbcUtil { 
    private static Connection con; 
    // 從配置檔案讀取連線資料庫的資訊
    private static String driverClassName; 
    private static String url; 
    private static String username; 
    private static String password; 
    private static String currentSchema; 
    private static Properties properties = new Properties(); 

    static { 
    // driverClassName, url, username, password, currentSchema 等從配置檔案讀取，程式碼略去
        try { 
            Class.forName(driverClassName); 
        } catch (ClassNotFoundException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
        properties.setProperty("user", username); 
        properties.setProperty("password", password); 
        properties.setProperty("currentSchema", currentSchema); 
        try { 
            con = DriverManager.getConnection(url, properties); 
        } catch (SQLException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
    private JdbcUtil() {} 
 // 獲得一個單例的、共享的資料庫連線
 public static Connection getConnection() { 
        return con; 
    } 
    public static void close() throws SQLException { 
        if (con != null) 
            con.close(); 
 } 
 }

針對插入資料庫記錄的優化 1

使用預編譯 SQL。

具體做法是使用 java.sql.PreparedStatement 代替 java.sql.Statement 生成 SQL 語句。PreparedStatement 使得資料庫預先編譯好 SQL 語句，可以傳入引數。

清單 3. 使用 Statement 的程式碼片段
        // 需要拼接 SQL 語句，執行效率不高，程式碼可讀性不強
        StringBuilder sql = new StringBuilder(); 
        sql.append("insert into table1(column1,column2) values('"); 
        sql.append(column1Value); 
        sql.append("','"); 
        sql.append(column2Value); 
        sql.append("');"); 

        Statement st; 
        try { 
            st = con.createStatement(); 
            st.executeUpdate(sql.toString()); 
        } catch (SQLException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        }
清單 4. 使用 PreparedStatement 的程式碼片段
        // 預編譯 SQL 語句，執行效率高，可讀性強
String sql = “insert into table1(column1,column2) values(?,?)”; 
PreparedStatement pst = con.prepareStatement(sql); 
pst.setString(1,column1Value); 
pst.setString(2,column2Value); 
pst.execute();

針對插入資料庫記錄的優化 2

使用 SQL 批處理。

針對多執行緒的優化

使用多執行緒實現併發 / 並行。

清空資料庫表的操作應該先於資料庫插入操作完成，可以通過 java.lang.Thread 類的 join 方法控制執行緒執行的先後次序。在單核 CPU 時代，作業系統中某一時刻只有一個執行緒在執行，通過程式 / 執行緒排程，給每個執行緒分配一小段執行的時間片，可以實現多個程式 / 執行緒的併發（concurrent）執行。而在目前的多核多處理器背景下，作業系統中同一時刻可以有多個執行緒並行（parallel）執行，大大地提高了計算速度。

清單 5. 使用多執行緒的程式碼片段
Thread t0 = new Thread(new ClearTableTask()); 
Thread t1 = new Thread(new StoreServersTask(ADDRESS1)); 
Thread t2 = new Thread(new StoreServersTask(ADDRESS2)); 

try { 
    t0.start(); 
    // 執行完清空操作後，再進行後續操作
    t0.join(); 
    t1.start(); 
    t2.start(); 
    t1.join(); 
    t2.join(); 
} catch (InterruptedException e) { 
    e.printStackTrace(); 
} 

// 斷開資料庫連線
try { 
    JdbcUtil.close(); 
} catch (SQLException e) { 
    e.printStackTrace(); 
}

針對設計模式的優化

使用 DAO 模式抽象出資料訪問層。

圖 2. DAO 模式的層次結構
圖 2. DAO 模式的層次結構

清單 6. 使用 DAO 模式的程式碼片段
 // DeviceDAO.java，定義了 DAO 抽象，上層的業務邏輯程式碼引用該介面，面向介面程式設計
 public interface DeviceDAO { 
    public void add(Device device); 
 } 

 // DeviceDAOImpl.java，DAO 實現，具體的 SQL 語句和資料庫操作由該類實現
 public class DeviceDAOImpl implements DeviceDAO { 
    private Connection con; 
    public DeviceDAOImpl() { 
        // 獲得資料庫連線，程式碼略去
    } 
 @Override 
 public void add(Device device) { 
        // 使用 PreparedStatement 進行資料庫插入記錄操作，程式碼略去
    } 
 }

結束語

通過該專案例項，筆者深深地感到，想要寫出一個效能優化、可讀性可擴充套件性強的程式，需要對計算機系統的基本概念、原理，程式語言的特性，軟體系統架構設計都有較深入的理解。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”，想要將這些基本理論、程式設計技巧融會貫通，還需要不斷地實踐，並總結心得體會。


連結：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-codeoptimize/

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