Java編碼技巧之高效代碼50例

導讀

世界上隻有兩種物質：高效率和低效率；世界上隻有兩種人：高效率的人和低效率的人。——蕭伯納

同理，世界上隻有兩種代碼：高效代碼和低效代碼；世界上隻有兩種人：編寫高效代碼的人和編寫低效代碼的人。如何編寫高效代碼，是每個研發團隊都面臨的一個重大問題。是以，作者根據實際經驗，查閱了大量資料，總結了"Java高效代碼50例"，讓每一個Java程式員都能編寫出"高效代碼"。

1.常量&變量

1.1.直接指派常量值，禁止聲明新對象

直接指派常量值，隻是建立了一個對象引用，而這個對象引用指向常量值。

反例：

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

正例：

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

1.2.當成員變量值無需改變時，盡量定義為靜态常量

在類的每個對象執行個體中，每個成員變量都有一份副本，而成員靜态常量隻有一份執行個體。

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

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

1.3.盡量使用基本資料類型，避免自動裝箱和拆箱

Java 中的基本資料類型double、float、long、int、short、char、boolean，分别對應包裝類Double、Float、Long、Integer、Short、Character、Boolean。 JVM支援基本類型與對應包裝類的自動轉換，被稱為自動裝箱和拆箱。裝箱和拆箱都是需要CPU和記憶體資源的，是以應盡量避免使用自動裝箱和拆箱。

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

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

1.4.如果變量的初值會被覆寫，就沒有必要給變量賦初值

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

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

1.5.盡量使用函數内的基本類型臨時變量

在函數内，基本類型的參數和臨時變量都儲存在棧（Stack）中，通路速度較快；對象類型的參數和臨時變量的引用都儲存在棧（Stack）中，内容都儲存在堆（Heap）中，通路速度較慢。在類中，任何類型的成員變量都儲存在堆（Heap）中，通路速度較慢。

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

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.盡量不要在循環體外定義變量

在老版JDK中，建議“盡量不要在循環體内定義變量”，但是在新版的JDK中已經做了優化。通過對編譯後的位元組碼分析，變量定義在循環體外和循環體内沒有本質的差別，運作效率基本上是一樣的。反而，根據“ 局部變量作用域最小化 ”原則，變量定義在循環體内更科學更便于維護，避免了延長大對象生命周期導緻延緩回收問題 。

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);
}           

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.不可變的靜态常量，盡量使用非線程安全類

不可變的靜态常量，雖然需要支援多線程通路，也可以使用非線程安全類。

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);
}           

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.不可變的成員變量，盡量使用非線程安全類

不可變的成員變量，雖然需要支援多線程通路，也可以使用非線程安全類。

@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);
        }
    }
    ...
}           

@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.對象&類

2.1.禁止使用JSON轉化對象

JSON提供把對象轉化為JSON字元串、把JSON字元串轉為對象的功能，于是被某些人用來轉化對象。這種對象轉化方式，雖然在功能上沒有問題，但是在性能上卻存在問題。

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

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.盡量不使用反射指派對象

用反射指派對象，主要優點是節省了代碼量，主要缺點卻是性能有所下降。

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);
}           

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表達式替換内部匿名類

對于大多數剛接觸JDK8的同學來說，都會認為Lambda表達式就是匿名内部類的文法糖。實際上， Lambda表達式在大多數虛拟機中采用invokeDynamic指令實作，相對于匿名内部類在效率上會更高一些。

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);
    }
});           

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

2.4.盡量避免定義不必要的子類

多一個類就需要多一份類加載，是以盡量避免定義不必要的子類。

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);
    }
});           

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.盡量指定類的final修飾符

為類指定final修飾符，可以讓該類不可以被繼承。如果指定了一個類為final，則該類所有的方法都是final的，Java編譯器會尋找機會内聯所有的final方法。内聯對于提升Java運作效率作用重大，具體可參見Java運作期優化，能夠使性能平均提高50%。

public class DateHelper {
    ...
}           

public final class DateHelper {
    ...
}           

注意：使用Spring的AOP特性時，需要對Bean進行動态代理，如果Bean類添加了final修飾，會導緻異常。

3.方法

3.1.把跟類成員變量無關的方法聲明成靜态方法

靜态方法的好處就是不用生成類的執行個體就可以直接調用。靜态方法不再屬于某個對象，而是屬于它所在的類。隻需要通過其類名就可以通路，不需要再消耗資源去反複建立對象。即便在類内部的私有方法，如果沒有使用到類成員變量，也應該聲明為靜态方法。

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

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

3.2.盡量使用基本資料類型作為方法參數類型，避免不必要的裝箱、拆箱和空指針判斷

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);           

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

3.3.盡量使用基本資料類型作為方法傳回值類型，避免不必要的裝箱、拆箱和空指針判斷

在JDK類庫的方法中，很多方法傳回值都采用了基本資料類型，首先是為了避免不必要的裝箱和拆箱，其次是為了避免傳回值的空指針判斷。比如：Collection.isEmpty()和Map.size()。

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

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

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

// 調用代碼
UserDO user = ...;
if (isValid(user)) {
    ...
}           

3.4.協定方法參數值非空，避免不必要的空指針判斷

協定程式設計，可以@NonNull和@Nullable标注參數，是否遵循全憑調用者自覺。

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

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

3.5.協定方法傳回值非空，避免不必要的空指針判斷

協定程式設計，可以@NonNull和@Nullable标注參數，是否遵循全憑實作者自覺。

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

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

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

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

3.6.被調用方法已支援判空處理，調用方法無需再進行判空處理

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

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

3.7.盡量避免不必要的函數封裝

方法調用會引起入棧和出棧，導緻消耗更多的CPU和記憶體，應當盡量避免不必要的函數封裝。當然，為了使代碼更簡潔、更清晰、更易維護，增加一定的方法調用所帶來的性能損耗是值得的。

// 函數封裝
public static boolean isVip(Boolean isVip) {
    return Boolean.TRUE.equals(isVip);
}

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

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

3.8.盡量指定方法的final修飾符

方法指定final修飾符，可以讓方法不可以被重寫，Java編譯器會尋找機會内聯所有的final方法。内聯對于提升Java運作效率作用重大，具體可參見Java運作期優化，能夠使性能平均提高50%。

注意：所有的private方法會隐式地被指定final修飾符，是以無須再為其指定final修飾符。

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

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

注意：使用Spring的AOP特性時，需要對Bean進行動态代理，如果方法添加了final修飾，将不會被代理。

4.表達式

4.1.盡量減少方法的重複調用

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

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

4.2.盡量避免不必要的方法調用

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

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

4.3.盡量使用移位來代替正整數乘除

用移位操作可以極大地提高性能。對于乘除2^n(n為正整數)的正整數計算，可以用移位操作來代替。

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

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

4.4.提取公共表達式，避免重複計算

提取公共表達式，隻計算一次值，然後重複利用值。

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

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.盡量不在條件表達式中用!取反

使用!取反會多一次計算，如果沒有必要則優化掉。

if (!(a >= 10)) {
    ... // 條件處理1
} else {
    ... // 條件處理2
}           

if (a < 10) {
    ... // 條件處理1
} else {
    ... // 條件處理2
}           

4.6.對于多常量選擇分支，盡量使用switch語句而不是if-else語句

if-else語句，每個if條件語句都要加裝計算，直到if條件語句為true為止。switch語句進行了跳轉優化，Java中采用tableswitch或lookupswitch指令實作，對于多常量選擇分支處理效率更高。經過試驗證明：在每個分支出現機率相同的情況下，低于5個分支時if-else語句效率更高，高于5個分支時switch語句效率更高。

if (i == 1) {
    ...; // 分支1
} else if (i == 2) {
    ...; // 分支2
} else if (i == ...) {
    ...; // 分支n
} else {
    ...; // 分支n+1
}           

switch (i) {
    case 1 :
        ... // 分支1
        break;
    case 2 :
        ... // 分支2
        break;
    case ... :
        ... // 分支n
        break;
    default :
        ... // 分支n+1
        break;
}           

備注：如果業務複雜，可以采用Map實作政策模式。

5.字元串

5.1.盡量不要使用正規表達式比對

正規表達式比對效率較低，盡量使用字元串比對操作。

String source = "a::1,b::2,c::3,d::4";
String target = source.replaceAll("::", "=");
Stringp[] targets = source.spit("::");           

String source = "a::1,b::2,c::3,d::4";
String target = source.replace("::", "=");
Stringp[] targets = StringUtils.split(source, "::");           

5.2.盡量使用字元替換字元串

字元串的長度不确定，而字元的長度固定為1，查找和比對的效率自然提高了。

String source = "a:1,b:2,c:3,d:4";
int index = source.indexOf(":");
String target = source.replace(":", "=");           

String source = "a:1,b:2,c:3,d:4";
int index = source.indexOf(':');
String target = source.replace(':', '=');           

5.3.盡量使用StringBuilder進行字元串拼接

String是final類，内容不可修改，是以每次字元串拼接都會生成一個新對象。StringBuilder在初始化時申請了一塊記憶體，以後的字元串拼接都在這塊記憶體中執行，不會申請新記憶體和生成新對象。

String s = "";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i != 0) {
        s += ',';
    }
    s += i;
}           

StringBuilder sb = new StringBuilder(128);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    if (i != 0) {
        sb.append(',');
    }
    sb.append(i);
}           

5.4.不要使用""+轉化字元串

使用""+進行字元串轉化，使用友善但是效率低，建議使用String.valueOf.

int i = 12345;
String s = "" + i;           

int i = 12345;
String s = String.valueOf(i);           

6.數組

6.1.不要使用循環拷貝數組，盡量使用System.arraycopy拷貝數組

推薦使用System.arraycopy拷貝數組，也可以使用Arrays.copyOf拷貝數組。

int[] sources = new int[] {1, 2, 3, 4, 5};
int[] targets = new int[sources.length];
for (int i = 0; i < targets.length; i++) {
    targets[i] = sources[i];
}           

int[] sources = new int[] {1, 2, 3, 4, 5};
int[] targets = new int[sources.length];
System.arraycopy(sources, 0, targets, 0, targets.length);           

6.2.集合轉化為類型T數組時，盡量傳入空數組T[0]

将集合轉換為數組有2種形式：toArray(new T[n])和toArray(new T[0])。在舊的Java版本中，建議使用toArray(new T[n])，因為建立數組時所需的反射調用非常慢。在OpenJDK6後，反射調用是内在的，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])多擷取一次清單大小，如果計算清單大小耗時過長，也會導緻toArray(new T[n])效率降低。

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, ...);
Integer[] integers = integerList.toArray(new Integer[integerList.size()]);           

List<Integer> integerList = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5, ...);
Integer[] integers = integerList.toArray(new Integer[0]); // 勿用new Integer[]{}           

建議：集合應該提供一個toArray(Class<T> clazz)方法，避免無用的空數組初始化（new T[0]）。

6.3.集合轉化為Object數組時，盡量使用toArray()方法

轉化Object數組時，沒有必要使用toArray[new Object[0]]，可以直接使用toArray()。避免了類型的判斷，也避免了空數組的申請，是以效率會更高。

List<Object> objectList = Arrays.asList(1, "2", 3, "4", 5, ...);
Object[] objects = objectList.toArray(new Object[0]);           

List<Object> objectList = Arrays.asList(1, "2", 3, "4", 5, ...);
Object[] objects = objectList.toArray();           

7.集合

7.1.初始化集合時，盡量指定集合大小

Java集合初始化時都會指定一個預設大小，當預設大小不再滿足資料需求時就會擴容，每次擴容的時間複雜度有可能是O(n)。是以，盡量指定預知的集合大小，就能避免或減少集合的擴容次數。

List<UserDO> userDOList = ...;
Set<Long> userSet = new HashSet<>();
Map<Long, UserDO> userMap = new HashMap<>();
List<UserVO> userList = new ArrayList<>();
for (UserDO userDO : userDOList) {
    userSet.add(userDO.getId());
    userMap.put(userDO.getId(), userDO);
    userList.add(transUser(userDO));
}           

List<UserDO> userDOList = ...;
int userSize = userDOList.size();
Set<Long> userSet = new HashSet<>(userSize);
Map<Long, UserDO> userMap = new HashMap<>((int) Math.ceil(userSize * 4.0 / 3));
List<UserVO> userList = new ArrayList<>(userSize);
for (UserDO userDO : userDOList) {
    userSet.add(userDO.getId());
    userMap.put(userDO.getId(), userDO);
    userList.add(transUser(userDO));
}           

7.2.不要使用循環拷貝集合，盡量使用JDK提供的方法拷貝集合

JDK提供的方法可以一步指定集合的容量，避免多次擴容浪費時間和空間。同時，這些方法的底層也是調用System.arraycopy方法實作，進行資料的批量拷貝效率更高。

List<UserDO> user1List = ...;
List<UserDO> user2List = ...;
List<UserDO> userList = new ArrayList<>(user1List.size() + user2List.size());
for (UserDO user1 : user1List) {
    userList.add(user1);
}
for (UserDO user2 : user2List) {
    userList.add(user2);
}           

List<UserDO> user1List = ...;
List<UserDO> user2List = ...;
List<UserDO> userList = new ArrayList<>(user1List.size() + user2List.size());
userList.addAll(user1List);
userList.addAll(user2List);           

7.3.盡量使用Arrays.asList轉化數組為清單

原理與"不要使用循環拷貝集合，盡量使用JDK提供的方法拷貝集合"類似。

List<String> typeList = new ArrayList<>(8);
typeList.add("Short");
typeList.add("Integer");
typeList.add("Long");

String[] names = ...;
List<String> nameList = ...;
for (String name : names) {
    nameList.add(name);
}           

List<String> typeList = Arrays.asList("Short", "Integer", "Long");

String[] names = ...;
List<String> nameList = ...;
nameList.addAll(Arrays.asList(names));           

7.4.直接疊代需要使用的集合

直接疊代需要使用的集合，無需通過其它操作擷取資料。

Map<Long, UserDO> userMap = ...;
for (Long userId : userMap.keySet()) {
    UserDO user = userMap.get(userId);
    ...
}           

Map<Long, UserDO> userMap = ...;
for (Map.Entry<Long, UserDO> userEntry : userMap.entrySet()) {
    Long userId = userEntry.getKey();
    UserDO user = userEntry.getValue();
    ...
}           

7.5.不要使用size方法檢測空，必須使用isEmpty方法檢測空

使用size方法來檢測空邏輯上沒有問題，但使用isEmpty方法使得代碼更易讀，并且可以獲得更好的性能。任何isEmpty方法實作的時間複雜度都是O(1)，但是某些size方法實作的時間複雜度有可能是O(n)。

List<UserDO> userList = ...;
if (userList.size() == 0) {
    ...
}
Map<Long, UserDO> userMap = ...;
if (userMap.size() == 0) {
    ...
}           

List<UserDO> userList = ...;
if (userList.isEmpty()) {
    ...
}
Map<Long, UserDO> userMap = ...;
if (userMap.isEmpty()) {
    ...
}           

7.6.非随機通路的List，盡量使用疊代代替随機通路

對于清單，可分為随機通路和非随機通路兩類，可以用是否實作RandomAccess接口判斷。随機通路清單，直接通過get擷取資料不影響效率。而非随機通路清單，通過get擷取資料效率極低。

LinkedList<UserDO> userDOList = ...;
int size = userDOList.size();
for (int i = 0; i < size; i++) {
    UserDO userDO = userDOList.get(i);
    ...
}           

LinkedList<UserDO> userDOList = ...;
for (UserDO userDO : userDOList) {
    ...
}           

其實，不管清單支不支援随機通路，都應該使用疊代進行周遊。

7.7.盡量使用HashSet判斷值存在

在Java集合類庫中，List的contains方法普遍時間複雜度是O(n)，而HashSet的時間複雜度為O(1)。如果需要頻繁調用contains方法查找資料，可以先将List轉換成HashSet。

List<Long> adminIdList = ...;
List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
for (UserDO userDO : userDOList) {
    if (adminIdList.contains(userDO.getId())) {
        userVOList.add(transUser(userDO));
    }
}           

Set<Long> adminIdSet = ...;
List<UserDO> userDOList = ...;
List<UserVO> userVOList = new ArrayList<>(userDOList.size());
for (UserDO userDO : userDOList) {
    if (adminIdSet.contains(userDO.getId())) {
        userVOList.add(transUser(userDO));
    }
}           

7.8.避免先判斷存在再進行擷取

如果需要先判斷存在再進行擷取，可以直接擷取并判斷空，進而避免了二次查找操作。

public static UserVO transUser(UserDO user, Map<Long, RoleDO> roleMap) {
    UserVO userVO = new UserVO();
    userVO.setId(user.getId());
    ...
    if (roleMap.contains(user.getRoleId())) {
        RoleDO role = roleMap.get(user.getRoleId());
        userVO.setRole(transRole(role));
    }
}           

public static UserVO transUser(UserDO user, Map<Long, RoleDO> roleMap) {
    UserVO userVO = new UserVO();
    userVO.setId(user.getId());
    ...
    RoleDO role = roleMap.get(user.getRoleId());
    if (Objects.nonNull(role)) {
        userVO.setRole(transRole(role));
    }
}           

8.異常

8.1.直接捕獲對應的異常

直接捕獲對應的異常，避免用instanceof判斷，效率更高代碼更簡潔。

try {
    saveData();
} catch (Exception e) {
    if (e instanceof IOException) {
        log.error("儲存資料IO異常", e);
    } else {
        log.error("儲存資料其它異常", e);
    }
}           

try {
    saveData();
} catch (IOException e) {
    log.error("儲存資料IO異常", e);
} catch (Exception e) {
    log.error("儲存資料其它異常", e);
}           

8.2.盡量避免在循環中捕獲異常

當循環體抛出異常後，無需循環繼續執行時，沒有必要在循環體中捕獲異常。因為，過多的捕獲異常會降低程式執行效率。

public Double sum(List<String> valueList) {
    double sum = 0.0D;
    for (String value : valueList) {
        try {
            sum += Double.parseDouble(value);
        } catch (NumberFormatException e) {
            return null;
        }
    }
    return sum;
}           

public Double sum(List<String> valueList) {
    double sum = 0.0D;
    try {
        for (String value : valueList) {
            sum += Double.parseDouble(value);
        }
    } catch (NumberFormatException e) {
        return null;
    }
    return sum;
}           

8.3.禁止使用異常控制業務流程

相對于條件表達式，異常的處理效率更低。

public static boolean isValid(UserDO user) {
    try {
        return Boolean.TRUE.equals(user.getIsValid());
    } catch(NullPointerException e) {
        return false;
    }
}           

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

9.緩沖區

9.1.初始化時盡量指定緩沖區大小

初始化時，指定緩沖區的預期容量大小，避免多次擴容浪費時間和空間。

StringBuffer buffer = new StringBuffer();
StringBuilder builder = new StringBuilder();           

StringBuffer buffer = new StringBuffer(1024);
StringBuilder builder = new StringBuilder(1024);           

9.2.盡量重複使用同一緩沖區

針對緩沖區，Java虛拟機需要花時間生成對象，還要花時間進行垃圾回收處理。是以，盡量重複利用緩沖區。

StringBuilder builder1 = new StringBuilder(128);
builder1.append("update t_user set name = '").append(userName).append("' where id = ").append(userId);
statement.executeUpdate(builder1.toString());
StringBuilder builder2 = new StringBuilder(128);
builder2.append("select id, name from t_user where id = ").append(userId);
ResultSet resultSet = statement.executeQuery(builder2.toString());
...           

StringBuilder builder = new StringBuilder(128);
builder.append("update t_user set name = '").append(userName).append("' where id = ").append(userId);
statement.executeUpdate(builder.toString());
builder.setLength(0);
builder.append("select id, name from t_user where id = ").append(userId);
ResultSet resultSet = statement.executeQuery(builder.toString());
...           

其中，使用setLength方法讓緩沖區重新從0開始。

9.3.盡量設計使用同一緩沖區

為了提高程式運作效率，在設計上盡量使用同一緩沖區。

// 轉化XML(UserDO)
public static String toXml(UserDO user) {
    StringBuilder builder = new StringBuilder(128);
    builder.append("<UserDO>");
    builder.append(toXml(user.getId()));
    builder.append(toXml(user.getName()));
    builder.append(toXml(user.getRole()));
    builder.append("</UserDO>");
    return builder.toString();
}
// 轉化XML(Long)
public static String toXml(Long value) {
    StringBuilder builder = new StringBuilder(128);
    builder.append("<Long>");
    builder.append(value);
    builder.append("</Long>");
    return builder.toString();
}
...

// 使用代碼
UserDO user = ...;
String xml = toXml(user);           

// 轉化XML(UserDO)
public static void toXml(StringBuilder builder, UserDO user) {
    builder.append("<UserDO>");
    toXml(builder, user.getId());
    toXml(builder, user.getName());
    toXml(builder, user.getRole());
    builder.append("</UserDO>");
}
// 轉化XML(Long)
public static void toXml(StringBuilder builder, Long value) {
    builder.append("<Long>");
    builder.append(value);
    builder.append("</Long>");
}
...

// 使用代碼
UserDO user = ...;
StringBuilder builder = new StringBuilder(1024);
toXml(builder, user);
String xml = builder.toString();           

去掉每個轉化方法中的緩沖區申請，申請一個緩沖區給每個轉化方法使用。從時間上來說，節約了大量緩沖區的申請釋放時間；從空間上來說，節約了大量緩沖區的臨時存儲空間。

9.4.盡量使用緩沖流減少IO操作

使用緩沖流BufferedReader、BufferedWriter、BufferedInputStream、BufferedOutputStream等，可以大幅減少IO次數并提升IO速度。

try (FileInputStream input = new FileInputStream("a");
    FileOutputStream output = new FileOutputStream("b")) {
    int size = 0;
    byte[] temp = new byte[1024];
    while ((size = input.read(temp)) != -1) {
        output.write(temp, 0, size);
    }
} catch (IOException e) {
    log.error("複制檔案異常", e);
}           

try (BufferedInputStream input = new BufferedInputStream(new FileInputStream("a"));
    BufferedOutputStream output = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("b"))) {
    int size = 0;
    byte[] temp = new byte[1024];
    while ((size = input.read(temp)) != -1) {
        output.write(temp, 0, size);
    }
} catch (IOException e) {
    log.error("複制檔案異常", e);
}           

其中，可以根據實際情況手動指定緩沖流的大小，把緩沖流的緩沖作用發揮到最大。

10.線程

10.1.在單線程中，盡量使用非線程安全類

使用非線程安全類，避免了不必要的同步開銷。

StringBuffer buffer = new StringBuffer(128);
buffer.append("select * from ").append(T_USER).append(" where id = ?");           

StringBuilder buffer = new StringBuilder(128);
buffer.append("select * from ").append(T_USER).append(" where id = ?");           

10.2.在多線程中，盡量使用線程安全類

使用線程安全類，比自己實作的同步代碼更簡潔更高效。

private volatile int counter = 0;
public void access(Long userId) {
    synchronized (this) {
        counter++;
    }
    ...
}           

private final AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
public void access(Long userId) {
    counter.incrementAndGet();
    ...
}           

10.3.盡量減少同步代碼塊範圍

在一個方法中，可能隻有一小部分的邏輯是需要同步控制的，如果同步控制了整個方法會影響執行效率。是以，盡量減少同步代碼塊的範圍，隻對需要進行同步的代碼進行同步。

private volatile int counter = 0;
public synchronized void access(Long userId) {
    counter++;
    ... // 非同步操作
}           

private volatile int counter = 0;
public void access(Long userId) {
    synchronized (this) {
        counter++;
    }
    ... // 非同步操作
}           

10.4.盡量合并為同一同步代碼塊

同步代碼塊是有性能開銷的，如果确定可以合并為同一同步代碼塊，就應該盡量合并為同一同步代碼塊。

// 處理單一訂單
public synchronized handleOrder(OrderDO order) {
    ...
}

// 處理所有訂單
public void handleOrder(List<OrderDO> orderList) {
    for (OrderDO order : orderList) {
        handleOrder(order);
    }
}           

// 處理單一訂單
public handleOrder(OrderDO order) {
    ...
}

// 處理所有訂單
public synchronized void handleOrder(List<OrderDO> orderList) {
    for (OrderDO order : orderList) {
        handleOrder(order);
    }
}           

10.5.盡量使用線程池減少線程開銷

多線程中兩個必要的開銷：線程的建立和上下文切換。采用線程池，可以盡量地避免這些開銷。

public void executeTask(Runnable runnable) {
    new Thread(runnable).start();
}           

private static final ExecutorService EXECUTOR_SERVICE = Executors.newFixedThreadPool(10);
public void executeTask(Runnable runnable) {
    executorService.execute(runnable);
}           

後記

作為一名長期奮戰在業務一線的"IT民工"，沒有機會去研究什麼高深莫測的"理論"，隻能專注于眼前看得見摸得着的"技術"，緻力于做到"幹一行、愛一行、專一行、精一行"。

本文是《

Java程式設計技巧之資料結構

》的姊妹篇，作者在這裡隻是抛磚引玉，希望大家進行補充完善。