Java工程师该如何编写高效代码？-深蓝源码网

时间: 2020-09-03 00:08:26 人气: 2272 评论: 0

Java工程师该如何编写高效代码？

云栖小学者 2019-12-18 10:08:17 浏览9860

阿里妹导读：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。
本文作者根据实际经验，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：

Long i = new Long(1L);
String s = new String("abc");

正例：

Long i = 1L;
String s = "abc";

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：

public class HttpConnection {
    private final long timeout = 5L;
    ...
}

正例：

public class HttpConnection {
    private static final long TIMEOUT = 5L;
    ...
}

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：

Integer sum = 0;
int[] values = ...;
for (int value : values) {
    sum += value; // 相当于result = Integer.valueOf(result.intValue() + value);
}

正例：

int sum = 0;
int[] values = ...;
for (int value : values) {
    sum += value;
}

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：

List<UserDO> userList = new ArrayList<>();
if (isAll) {
    userList = userDAO.queryAll();
} else {
    userList = userDAO.queryActive();
}

正例：

List<UserDO> userList;
if (isAll) {
    userList = userDAO.queryAll();
} else {
    userList = userDAO.queryActive();
}

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：

public final class Accumulator {
    private double result = 0.0D;
    public void addAll(@NonNull double[] values) {
        for(double value : values) {
            result += value;
        }
    }
    ...
}

正例：

public final class Accumulator {
    private double result = 0.0D;
    public void addAll(@NonNull double[] values) {
        double sum = 0.0D;
        for(double value : values) {
            sum += value;
        }
        result += sum;
    }
    ...
}

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：

UserVO userVO;
List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
for (UserDO userDO : userDOList) {
    userVO = new UserVO();
    userVO.setId(userDO.getId());
    ...
    userVOList.add(userVO);
}

正例：

List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
for (UserDO userDO : userDOList) {
    UserVO userVO = new UserVO();
    userVO.setId(userDO.getId());
    ...
    userVOList.add(userVO);
}

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：

public static final Map<String, Class> CLASS_MAP;
static {
    Map<String, Class> classMap = new ConcurrentHashMap<>(16);
    classMap.put("VARCHAR", java.lang.String.class);
    ...
    CLASS_MAP = Collections.unmodifiableMap(classMap);
}

正例：

public static final Map<String, Class> CLASS_MAP;
static {
    Map<String, Class> classMap = new HashMap<>(16);
    classMap.put("VARCHAR", java.lang.String.class);
    ...
    CLASS_MAP = Collections.unmodifiableMap(classMap);
}

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：

@Service
public class StrategyFactory implements InitializingBean {
    @Autowired
    private List<Strategy> strategyList;
    private Map<String, Strategy> strategyMap;
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        if (CollectionUtils.isNotEmpty(strategyList)) {
            int size = (int) Math.ceil(strategyList.size() * 4.0 / 3);
            Map<String, Strategy> map = new ConcurrentHashMap<>(size);
            for (Strategy strategy : strategyList) {
                map.put(strategy.getType(), strategy);
            }
            strategyMap = Collections.unmodifiableMap(map);
        }
    }
    ...
}

正例：

@Service
public class StrategyFactory implements InitializingBean {
    @Autowired
    private List<Strategy> strategyList;
    private Map<String, Strategy> strategyMap;
    @Override
    public void afterPropertiesSet() {
        if (CollectionUtils.isNotEmpty(strategyList)) {
            int size = (int) Math.ceil(strategyList.size() * 4.0 / 3);
            Map<String, Strategy> map = new HashMap<>(size);
            for (Strategy strategy : strategyList) {
                map.put(strategy.getType(), strategy);
            }
            strategyMap = Collections.unmodifiableMap(map);
        }
    }
    ...

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：

List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = JSON.parseArray(JSON.toJSONString(userDOList), UserVO.class);

正例：

List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
for (UserDO userDO : userDOList) {
    UserVO userVO = new UserVO();
    userVO.setId(userDO.getId());
    ...
    userVOList.add(userVO);
}

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：

List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
for (UserDO userDO : userDOList) {
    UserVO userVO = new UserVO();
    BeanUtils.copyProperties(userDO, userVO);
    userVOList.add(userVO);
}

正例：

List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
for (UserDO userDO : userDOList) {
    UserVO userVO = new UserVO();
    userVO.setId(userDO.getId());
    ...
    userVOList.add(userVO);
}

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：

List<User> userList = ...;
Collections.sort(userList, new Comparator<User>() {
    @Override
    public int compare(User user1, User user2) {
        Long userId1 = user1.getId();
        Long userId2 = user2.getId();
        ...
        return userId1.compareTo(userId2);
    }
});

正例：

List<User> userList = ...;
Collections.sort(userList, (user1, user2) -> {
    Long userId1 = user1.getId();
    Long userId2 = user2.getId();
    ...
    return userId1.compareTo(userId2);
});

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：

public static final Map<String, Class> CLASS_MAP =
    Collections.unmodifiableMap(new HashMap<String, Class>(16) {
    private static final long serialVersionUID = 1L;
    {
        put("VARCHAR", java.lang.String.class);
    }
});

正例：

public static final Map<String, Class> CLASS_MAP;
static {
    Map<String, Class> classMap = new HashMap<>(16);
    classMap.put("VARCHAR", java.lang.String.class);
    ...
    CLASS_MAP = Collections.unmodifiableMap(classMap);
}

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：

public class DateHelper {
    ...
}

正例：

public final class DateHelper {
    ...
}

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：

public int getMonth(Date date) {
  Calendar calendar = Calendar.getInstance();
  calendar.setTime(date);
  return calendar.get(Calendar.MONTH) + 1;
}

正例：

public static int getMonth(Date date) {
  Calendar calendar = Calendar.getInstance();
  calendar.setTime(date);
  return calendar.get(Calendar.MONTH) + 1;
}

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：

public static double sum(Double value1, Double value2) {
    double double1 = Objects.isNull(value1) ? 0.0D : value1;
    double double2 = Objects.isNull(value2) ? 0.0D : value2;
    return double1 + double2;
}
double result = sum(1.0D, 2.0D);

正例：

public static double sum(double value1, double value2) {
    return value1 + value2;
}
double result = sum(1.0D, 2.0D);

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：

public static Boolean isValid(UserDO user) {
    if (Objects.isNull(user)) {
        return false;
    }
  return Boolean.TRUE.equals(user.getIsValid());
}

// 调用代码
UserDO user = ...;
Boolean isValid = isValid(user);
if (Objects.nonNull(isValid) && isValid.booleanValue()) { 
    ...
}

正例：

public static boolean isValid(UserDO user) {
    if (Objects.isNull(user)) {
        return false;
    }
  return Boolean.TRUE.equals(user.getIsValid());
}

// 调用代码
UserDO user = ...;
if (isValid(user)) {
    ...
}

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：

public static boolean isValid(UserDO user) {
    if (Objects.isNull(user)) {
        return false;
    }
  return Boolean.TRUE.equals(user.getIsValid());
}

正例：

public static boolean isValid(@NonNull UserDO user) {
  return Boolean.TRUE.equals(user.getIsValid());
}

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：

// 定义接口
public interface OrderService {
    public List<OrderVO> queryUserOrder(Long userId);
}

// 调用代码
List<OrderVO> orderList = orderService.queryUserOrder(userId);
if (CollectionUtils.isNotEmpty(orderList)) {
    for (OrderVO order : orderList) {
        ...
    }
}

正例：

// 定义接口
public interface OrderService {
    @NonNull
    public List<OrderVO> queryUserOrder(Long userId);
}

// 调用代码
List<OrderVO> orderList = orderService.queryUserOrder(userId);
for (OrderVO order : orderList) {
    ...
}

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：

UserDO user = null;
if (StringUtils.isNotBlank(value)) {
    user = JSON.parseObject(value, UserDO.class);
}

正例：

UserDO user = JSON.parseObject(value, UserDO.class);

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：

// 函数封装
public static boolean isVip(Boolean isVip) {
    return Boolean.TRUE.equals(isVip);
}

// 使用代码
boolean isVip = isVip(user.getVip());

正例：

boolean isVip = Boolean.TRUE.equals(user.getVip());

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：

public class Rectangle {
    ...
    public double area() {
        ...
    }
}

正例：

public class Rectangle {
    ...
    public final double area() {
        ...
    }
}

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：

List<UserDO> userList = ...;
for (int i = 0; i < userList.size(); i++) {
    ...
}

正例：

List<UserDO> userList = ...;
int userLength = userList.size();
for (int i = 0; i < userLength; i++) {
    ...
}

4.2.尽量避免不必要的方法调用

反例：

List<UserDO> userList = userDAO.queryActive();
if (isAll) {
    userList = userDAO.queryAll();
}

正例：

List<UserDO> userList;
if (isAll) {
    userList = userDAO.queryAll();
} else {
    userList = userDAO.queryActive();
}

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：

int num1 = a * 4;
int num2 = a / 4;

正例：

int num1 = a << 2;
int num2 = a >> 2;

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：

double distance = Math.sqrt((x2 - x1) * (x2 - x1) + (y2 - y1) * (y2 - y1));

正例：

double dx = x2 - x1;
double dy = y2 - y1;
double distance = Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
或
double distance = Math.sqrt(Math.pow(x2 - x1, 2) + Math.pow(y2 - y1, 2));

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：

if (!(a >= 10)) {
    ... // 条件处理1
} else {
    ... // 条件处理2
}

正例：

if (a < 
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