编写高效的代码是我们的一项基本技能。我们绝不能忽视代码的性能要求。越早考虑性能问题,需要付出的成本就越少,带来的价值就越大。不要等到出现性能问题才进行临时修复。如果前期没有关注代码的性能,那么后期就得加倍努力维护和重构代码。
代码的性能不是在多个块中进行加减乘除的能力,而是如何管理内存、磁盘、网络、内核等计算机资源,实现性能优化。
在本文中,我挑选了三种常见且实用的代码性能优化方法,供大家参考和借鉴。
保持界面简单直观的两个技巧
接口之所以难设计,是因为接口对稳定性的要求比较高。要保证界面的稳定性,最有效的方法就是让界面设计简单直观。在工作中,我总结了两个小技巧,供大家参考。
学会解决问题
设计软件界面,必须从实际问题出发。只有这样,才能找到明确的主线。围绕这条主线进行设计,可以有效避免需求膨胀和过渡设计。
要分解问题,需要遵循两个原则——相互独立和完全耗尽。
例如,是否可以授权用户使用在线服务?这个问题可以分解为两个子问题:
1.用户是注册用户吗?
2、用户密码是否正确?
我们可以用一张思维导图来描述这个分解。
这个划分其实是有问题的。因为只有注册用户才会有正确的密码。而且,只有密码正确的用户才能被视为注册用户。这两个小问题之间存在依赖关系,不能说是“相互独立”。
我们要消除这种依赖,这需要两个层次的表达。第一级问题是,这个用户是注册用户吗?这个问题可以进一步分解为两个更小的问题:用户持有的用户名是否注册?用户持有的密码是否匹配?
1.用户是注册用户吗?
用户名是否已经注册?
用户密码是否正确?
但这仍然是有缺陷的。如果一个服务是对所有注册用户开放的,那么上面的分解就完成了。否则,我们就错过了一个重要的内容。不同的注册用户可能有不同的服务访问权限。也就是说,如果没有访问权限,即使用户名和密码正确,也无法访问相关服务。
如果加上缺失的,这个问题的分解可以进一步表示为:
1.用户是注册用户吗?
用户名是否已经注册?
用户密码是否正确?
2. 用户是否有访问权限?
至此,我们会有一个清晰的思路。
一个界面解决一件事
这里所说的“事”,其实是某种层面的责任。比如授权用户访问是一个完整的、独立的事情。有了逻辑层次,我们就可以分解问题,建立接口之间的联系。
对于一件事的划分,要注意三点。
1、一物归一物,不可两物,不可三物。
2. 这件事是独立的。
3.东西齐全。
下面以一段代码为例,看看如果接口不清晰会出现什么情况。
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/** * A {@code HelloWords} objectisresponsiblefordetermining how to say *"Hello"indifferent language. */ classHelloWords{ privateStringlanguage= "English"; privateStringgreeting= "Hello"; {1} //snipped {1} /** *Setthelanguageofthegreeting. * * @paramlanguagethelanguageofthegreeting. */ voidsetLanguage(String language){ //snipped } {1} /** *Setthegreetingsofthegreeting. * * @paramlanguagethegreetingsofthegreeting. */ voidsetGreeting(String greeting){ //snipped } {1} //snipped } {1}
这段代码涉及到两个元素,一个是(英文、中文等),一个是(你好、你好等),对这两个元素进行了抽象。使用 () 设置问候语的语言,使用 () 设置问候语的问候语。但是这样的设计对用户来说并不友好。因为方法()和()都不能表达一个完整的东西。只有两种方法的结合才能表达一个完整的东西。
这种相互依赖会导致许多问题。例如:
1、使用时,先调用哪个方法?
2、语言和问候语不符怎么办?
3、实现时,是否需要匹配语言和问候语?
4.实施时,语言和问候语如何搭配?
所以我们应该牢记,接口应该尽可能只解决一件事。如果做不到,我们需要减少依赖。
了解更多界面设计,请点击:如何设计简单直观的界面?
学习使用 JMH 并避免性能陷阱
我们如何知道我们编写的代码的性能?其实Java提供了一个性能测试工具JMH,可以直观的帮助我们查看代码的性能缺陷和陷阱。
如何使用JMH
首先,使用 Maven 工具创建一个基准项目:
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mvn archetype:generate \ -DinteractiveMode=false \ -DarchetypeGroupId=org.openjdk.jmh \ -DarchetypeArtifactId=jmh-java-benchmark-archetype \ -DgroupId=com.example \ -DartifactId=myJmh \ -Dversion=1.0
然后编译基准:
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cd myJmh $ mvn clean install
最后运行编译测试:
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cd myJmh $ Java -jar target/benchmarks.jar
下面是运行结果,我们需要注意Score那一栏,显示的是每秒可以执行的方法数。次数越多,效率越高。
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Benchmark Mode Cnt Score Error Units MyBenchmark.testMethod thrpt2535.945▒0.694ops/s
让我们通过运行三个字符串来查看这三个字符串的性能差异,并且。为了方便对比,JMH的测试结果写在了注释中。
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// JMH throughput benchmark: about 32 operations per second @Benchmark publicStringmeasureStringApend(){ String targetString =""; for(inti =0; i <10000; i++) { targetString +="hello"; } returntargetString; } // JMH throughput benchmark: about 5,600 operations per second @Benchmark publicStringmeasureStringBufferApend(){ StringBuffer buffer =newStringBuffer(); for(inti =0; i <10000; i++) { buffer.append("hello"); } returnbuffer.toString(); } // JMH throughput benchmark: about 21,000 operations per second @Benchmark publicStringmeasureStringBuilderApend(){ StringBuilder builder =newStringBuilder(); for(inti =0; i <10000; i++) { builder.append("hello"); } returnbuilder.toString(); }
正如您可能看到的那样,使用 的字符串连接操作的性能最差,它比使用 的操作快近 200 倍,而字符串连接操作的速度几乎快 700 倍。
为什么效率这么慢?这是因为每个字符串连接操作都需要创建一个新对象网站代码优化,然后销毁,然后创建。这种模式会消耗大量的 CPU 和内存。
为什么比那快?的字符串操作是 MT 安全的,而 的操作不是。如果我们看一下这两个方法的实现代码,除了线程安全同步之外,几乎没有区别。
通过以上基准测试,我们可以得出以下结论:
1、频繁的对象创建和销毁会损害代码的效率;
2.减少内存分配、复制、释放的频率,可以提高代码的效率;
3. 即使在单线程环境下,使用线程同步仍然会降低代码的效率。
超越线程同步的技巧
我们都知道线程同步不利于效率。在实际工作中,只要打破以下任一条件,就不需要使用线程同步:
使用单线程;
1. 不关心共享资源的变化;
2. 共享资源的行为没有变化。
3、具体工作场景下如何避免线程同步?
学习使用 final 关键字
Java 中的 final 关键字可以将变量变为不可变量。在软件环境中,不可变意味着一旦实例化,就不会改变。
例如,下面的代码没有使用 final 关键字。如果只有一个线程,这段代码没问题。但是网站代码优化,如果有两个线程,一个读取一个写入,则会出现竞争条件,返回不匹配的语言环境和问候语。
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classHelloWords { privateStringlanguage ="English"; privateStringgreeting ="Hello"; voidsetLanguage(Stringlanguage) { this.language = language; } voidsetGreeting(Stringgreeting) { this.greeting = greeting; } StringgetLanguage() { returnlanguage; } StringgetGreeting() { returngreeting ; } }
如果我们使用 final 关键字,则类变量只能在实例化之前被赋值一次。这些变量是不可变的量。如果一个类的所有变量都是不可变的,那么这个类也是不可变的。
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classHelloWords{ privatefinalStringlanguage; privatefinalStringgreeting; HelloWords(Stringlanguage,Stringgreeting) { this.language = language; this.greeting = greeting; } StringgetLanguage() { returnlanguage; } StringgetGreeting() { returngreeting ; } }
因此,我们要养成一个习惯。当我们看到一个声明的变量时,我们必须思考这个变量是否可以声明为不可变量?有没有办法修改接口设计或实现代码,使其变为不可变量?在设计类的时候,应该优先考虑这个类是否可以设计成不可变类?这样可以避免很多不必要的线程同步,让代码更高效,界面更易用。
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