怎么優化Java編程中的性能

怎么優化Java編程中的性能？相信很多沒有經驗的人對此束手無策，為此本文總結了問題出現的原因和解決方法，通過這篇文章希望你能解決這個問題。

　  String作為我們使用最頻繁的一種對象類型，其性能問題是最容易被忽略的。作為Java中重要的數據類型，是內存中占據空間比較大的一個對象。如何高效地使用字符串，可以幫助我們提升系統的整體性能。

　　現在，我們就從String對象的實現、特性以及實際使用中的優化這幾方面來入手，深入理解以下String的性能優化。

　　在這之前，首先看一個問題。通過三種方式創建三個對象，然后依次兩兩匹配，得出的結果是什么？答案留到最后揭曉。

String str1 = "abc";
String str2 = new String("abc");
String str3 = str2.intern();
System.out.println(str1 == str2);
System.out.println(str2 == str3);
System.out.println(str1 == str3);

　　String對象是如何實現的？

　　Java中對String對象做了大量的優化，以此來節約內存空間，提升String對象的性能。下圖是Java6 -> Java9 String對象屬性的變化：

　　可以看到，String的屬性有了以下的變化：

• 在Java6及以前的版本中，String對象是對char數組進行了封裝實現的對象，主要有：char數組、偏移量offset、字符數量count、哈希值hash。String對象通過offset和count屬性來定位char數組，獲取字符串。這樣做可以高效快速地共享數組對象，能節省內存空間，但容易出現內存泄漏。
  

• 從Java7到Java8版本，Java對String做了一些改變。String類中不再有offset和count兩個屬性了。這樣做可以使String對象占用的內存減少，并且String.substring方法也不再共享char[]，解決了可能出現的內存泄漏的問題。
  

• 從Java9版本開始，將char[]改成了byte[]，并增加了新屬性coder，coder是一個編碼格式的標識。

　　為什么要這么改呢？

　　我們知道，一個char字符占16位，2個字節。這種情況下存儲單字節的字符就很容易浪費了。JDK1.9的String類為了節省內存空間，就使用了占8位，1個字節的byte數組來存儲字符串。

　　coder屬性的作用是：在計算字符串長度或者使用indexOf()時，需要根據這個字段，判斷如何計算字符串的長度。coder屬性值默認有0和1兩個值，0代表Latin-1(單字節編碼)，1代表UTF-16。如果String判斷字符串只包含Latin-1，則coder值取0，反之為1。

　　String對象的不可變性

　　如果看過String的源碼，就會發現，String類是被final關鍵字修飾的，且變量char數組也被final修飾。

　　一個類被final修飾代表著該類不可繼承，char[]被private和final修飾著，代表String對象不可被更改。這就叫做String對象的不可變性。即如果String對象一旦創建成功了，就不能再對它進行改變。

　　這樣做的好處在哪里？　　

　　第一、保證了String對象的安全性。假設String對象是可變的，那么String對象就會被惡意修改。

　　第二.、保證hash屬性值不會頻繁變更，確保了唯一性。使得類似HashMap容器才能實現相應的key-value緩存功能。

　　第三、可以實現字符串常量池。Java中，通常有2種創建字符串對象的方式，一種是通過字符串常量的方式創建，如String str = "abc"；另一種是字符串常量通過new形式的創建，如String str = new String("abc")。

　　當代碼中使用第一種方式創建字符串對象時，JVM首先檢查該對象是否在字符串常量池中，如果在就返回該對象的引用，否則新的字符串將在常量池中創建。這種方式可以減少同一個值的字符串對象的重復創建，節約內存。

　　第二種方式，首先在編譯類文件時，"abc"常量字符串將會放入到常量結構中，在類加載時，"abc"會在常量池中創建；然后調用new時，JVM命令將會調用String的構造函數，同時引用常量池的"abc"字符串，在堆內存中創建一個String對象，最后str引用String對象。

　　String對象的優化

　　1.如何構建超大字符串

　　編程過程中字符串的拼接很常見。如果使用String對象相加，拼接我們想要的字符串，會不會產生多個對象呢？比如說以下代碼：

String str = "ab" + "cd" + "ef";

　　分析代碼可知：首先會生成ab對象，再生成abcd對象，最后生成abcdef對象。理論上說，代碼很低效。

　　但實際上，會發現只有一個對象生成，這是為什么呢？編譯時編譯器會自動幫我們優化代碼，使得最后只得出一個對象“abcdef”。

　　再來看看，如果進行字符串常量的累計，又會出現什么結果？

String str = "abcdef";
for (int i = 0; i < 100; i++) {
   str = str + i;
 }

　　上面的代碼編譯后，編譯器同樣對代碼進行了優化，在進行字符串拼接時，偏向使用StringBuilder，這樣可以提升效率。上面的代碼變成了下面這樣：

String str = "abcdef";
for (int i = 0; i < 100; i++) {
  str = (new StringBuilder(String.valueOf(str))).append(i).toString();
}

　　總結：即使使用+號作為字符串的拼接，一樣可以被編譯器優化成StringBuilder的方式。但如果每次循環都生成一個新的StringBuilder實例，同樣會降低系統的性能。所以平時做字符串拼接的時候，建議還是顯示使用StringBuilder來提升性能。在多線程編程時，String對象的拼接涉及到了線程安全，可以使用StringBuffer。但由于StringBuffer是線程安全的，涉及到鎖競爭，所以就性能上來說會比StringBuilder差些。

　　2.如何使用String.intern節省內存？

　　對于一些數據，數據量非常大，但同時又有大部分重合的，該如何處理呢？

　　具體做法是，每次賦值的時候使用String的intern方法，如果常量池中有相同值，就會重復使用該對象，返回對象的引用，這樣一開始的對象就可以被回收掉了，這樣的話數據量就會大幅度降低了。

　　我們再來看一個例子：

String a = new String("abc").intern();
String b = new String("abc").intern(); 
if (a == b) {
   System.out.println("a == b");
}

　　輸出結果是： a == b

　　在字符串常量池中，默認會將對象放入常量池；在字符串變量中，對象總是創建在堆內存的，同時也會在常量池中創建一個字符串對象，復制到堆內存對象中，并返回堆內存對象引用。

　　如果調用intern方法，會去查看字符串常量池中是否有等于該對象的字符串，如果沒有，就會在常量池中新增該對象，并返回該對象引用；如果有則返回常量池中的字符串引用。堆內存中原有的對象由于沒有引用指向它，將會通過垃圾回收器回收。

　　3.如何使用字符串的分割方法？

　　spilt()方法使用了正則表達式實現了強大的分割功能，而正則表達式的性能是非常不穩定的，使用不當會引起回溯問題，很可能導致CPU居高不下。

　　所以要慎重使用spilt方法，我們可以用String.indexOf()方法代替spilt()方法完成字符串的分割，如果實在無法滿足需求，就在使用spilt方法時，對回溯問題加以重視就可以了。

看完上述內容，你們掌握怎么優化Java編程中的性能的方法了嗎？如果還想學到更多技能或想了解更多相關內容，歡迎關注億速云行業資訊頻道，感謝各位的閱讀！