Java程序的性能优化StringBuffer与Vector

　Java使得复杂应用的开发变得相对简单 毫无疑问 它的这种易用性对Java的大范围流行功不可没 然而 这种易用性实际上是一把双陵森斗刃剑 一个设计良好的Java程序 性能表现往往不如一个同样设计良好的C++程序 在Java程序中 性能问题的大部分原因并不在于Java语言 而是在于程序本身 养成好的代码编写习惯非常重要 比如正确地 巧妙地运用java lang String类和java util Vector类 它能够显著地提高程序的性能 下面尺磨我们就来具体地分析一下这方面的问题

在java中 使用最频繁 同时也是滥用最多的一个类或许就是java lang String 它也是导致代码性能低下最主要的原因之一 请考虑下面这个例子

String s = Testing String String s = Concatenation Performance String s = s + + s

几乎所有的Java程序员都知道上面的代码效率不高 那么 我们应该怎么办呢？也许可以试试下面这种代码

StringBuffer s = new StringBuffer()s append( Testing String )s append( )s append( Concatenation Performance )String s = s toString()

这些代码会比第一个代码片段效率更高吗？答案是否定的 这里的代码实际上正是编译器编译第一个代码片段之后的结果 既然与使用多个独立的String对象相比 StringBuffer并没有使代码有任何效率上的提高 那为什么有那么多Java书籍批评第一种方法 推荐使用第二种方法？

第二个代码片段用到了StringBuffer类（编译器在第一个片段中也将使用StringBuffer类） 我们来分析一下StringBuffer类的默认构造函数 下面是它的代码

public StringBuffer() { this( )}

默认构造函数预设了 个字符的缓存容量 现在我们再来看看StringBuffer类的append()方法

public synchronized StringBuffer append(String str) {if (str == null) {　 str = String valueOf(str)　}　int len = str length()　int newcount = count + len　if (newcount >value length) expandCapacity(newcount)　str getChars( len value count)　count = newcountreturn this}

append()方法首先计算字符串追加完成后的总长度 如果这个总长度大于StringBuffer的存储能力 append()方法调用私有的expandCapacity()方法 expandCapacity()方法在每次被调用时使StringBuffer存储能力加倍 并把现有的字符数组内容复制到新的存储空间

在第二个代码片段中（以及在第一个代码片段的编译结果中） 由于字符串追加 *** 作的最后结果是 Testing String Concatenation Performance 它有 个字符 StringBuffer的存储能力必须扩展两次 从而导致了两次代价昂贵的复制 *** 作 因此 我们至少有一点可以做得比编译器更好 这就是分配一个初始存储容量大于或者等于 个字符的StringBuffer 如下所示

StringBuffer s = new StringBuffer( )s append( Testing String )s append( )s append( Concatenation Performance )String s = s toString()

再考春衫虑下面这个例子

String s = int sum = for(int I= I<I++) {　 sum += I　 s = s + + +I 　}s = s + = + sum

分析一下为何前面的代码比下面的代码效率低

StringBuffer *** = new StringBuffer()int sum = 　for(int I= I<I++){　 sum + = I　 *** append(I) append( + )　}String s = *** append( = ) append(sum) toString()

原因就在于每个s = s + + + I *** 作都要创建并拆除一个StringBuffer对象以及一个String 对象 这完全是一种浪费 而在第二个例子中我们避免了这种情况

我们再来看看另外一个常用的Java类——java util Vector 简单地说 一个Vector就是一个java lang Object实例的数组 Vector与数组相似 它的元素可以通过整数形式的索引访问 但是 Vector类型的对象在创建之后 对象的大小能够根据元素的增加或者删除而扩展 缩小 请考虑下面这个向Vector加入元素的例子

Object obj = new Object()Vector v = new Vector( )for(int I= I<I++) { v add( obj)}

除非有绝对充足的理由要求每次都把新元素插入到Vector的前面 否则上面的代码对性能不利 在默认构造函数中 Vector的初始存储能力是 个元素 如果新元素加入时存储能力不足 则以后存储能力每次加倍 Vector类就象StringBuffer类一样 每次扩展存储能力时 所有现有的元素都要复制到新的存储空间之中 下面的代码片段要比前面的例子快几个数量级

Object obj = new Object()Vector v = new Vector( )for(int I= I<I++) { v add(obj)}

同样的规则也适用于Vector类的remove()方法 由于Vector中各个元素之间不能含有 空隙 删除除最后一个元素之外的任意其他元素都导致被删除元素之后的元素向前移动 也就是说 从Vector删除最后一个元素要比删除第一个元素 开销 低好几倍

假设要从前面的Vector删除所有元素 我们可以使用这种代码

for(int I= I<I++){ v remove( )}

但是 与下面的代码相比 前面的代码要慢几个数量级

for(int I= I<I++){ v remove(v size() )}

从Vector类型的对象v删除所有元素的最好方法是

v removeAllElements()

假设Vector类型的对象v包含字符串 Hello 考虑下面的代码 它要从这个Vector中删除 Hello 字符串

String s = Hello int i = v indexOf(s)if(I != ) v remove(s)

这些代码看起来没什么错误 但它同样对性能不利 在这段代码中 indexOf()方法对v进行顺序搜索寻找字符串 Hello remove(s)方法也要进行同样的顺序搜索 改进之后的版本是

String s = Hello int i = v indexOf(s)if(I != ) v remove(i)

这个版本中我们直接在remove()方法中给出待删除元素的精确索引位置 从而避免了第二次搜索 一个更好的版本是

String s = Hello v remove(s)

最后 我们再来看一个有关Vector类的代码片段

for(int I= I<v size()I+=){}如果v包含 个元素 这个代码片段将调用v size()方法 次 虽然size方法是一个简单的方法 但它仍旧需要一次方法调用的开销 至少JVM需要为它配置以及清除堆栈环境 在这里 for循环内部的代码不会以任何方式修改Vector类型对象v的大小 因此上面的代码最好改写成下面这种形式

int size = v size()for(int I= I<sizeI++){}

lishixinzhi/Article/program/Java/gj/201311/27752

  单例模式（ ）

单例模式是设计模式中使用最为普遍的模式之一 它是一种对象创建模式 用于产生一个对象的拆陵悉具体实例 它可以确保系统中一个类只产生一个实例 在Java语言中 这样的行为能带来两大好处

（ ）对于频繁使用的对象 可以省略创建对象所花费的时间 这对于那些重量级对象而言 是非常可观的一笔系统开销

（ ）由于new *** 作的次数减少 因而对系统内存的使用频率也会降低 这将减轻GC压力 缩短GC停顿时间

因此对于系统的关键组件和被频繁使用的对象 使用单例模式便可以有效地改善系统的性能

单例模式的参与者非常简单 只有单例类和使用者两个 如表 所示

表   单例模式角色

它的基本结构如图 所示

图   单例模式类图

单例模式的核心在于通过一个接口返回唯一的对象实例 一个简单的单例实现如下

public class Singleton {

private Singleton（）{

System out println（ Singleton is create ） //创建单例的过程可能会比较慢

}

private static Singleton instance = new Singleton（）

public static Singleton getInstance（） {

return instance

}

}

注意代码中的重点标注部分 首先单例类必须要有一个private访问级别的构造旅乎函数 只有这样 才能确保单例不会在系统中的其他代码内被实例化 这点是相当重要的 其次 instance成员变量和getInstance（）方法必须是static的

注汪洞意 单例模式是非常常用的一种结构 几乎所有的系统中都可以找到它的身影 因此 希望读者可以通过本节 了解单例模式的几种实现方式及其各自的特点

这种单例的实现方式非常简单 而且十分可靠 它唯一的不足仅是无法对instance实例做延迟加载 假如单例的创建过程很慢 而由于instance成员变量是static定义的 因此在JVM加载单例类时 单例对象就会被建立 如果此时 这个单例类在系统中还扮演其他角色 那么在任何使用这个单例类的地方都会初始化这个单例变量 而不管是否会被用到 比如单例类作为String工厂 用于创建一些字符串（该类既用于创建单例Singleton 又用于创建String对象）

public class Singleton {

private Singleton（） {

System out println（ Singleton is create ）

//创建单例的过程可能会比较慢

}

private static Singleton instance = new Singleton（）

public static Singleton getInstance（） {

return instance

}

public static void createString（）{      //这是模拟单例类扮演其他角色

System out println（ createString in Singleton ）

}

}

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