1.用String.format拼接字符串

String.format方法拼接url请求参数,日志打印等字符串。

但不建议在for循环中用它拼接字符串,因为它的执行效率,比使用+号拼接字符串,或者使用StringBuilder拼接字符串都要慢一些。

2.创建可缓冲的IO流

//尽量使用try-with-resources语句,可以在程序结束时自动关闭资源
try (ServletOutputStream outStr = response.getOutputStream();
BufferedOutputStream buff = new BufferedOutputStream(outStr)){
buff.write(text.getBytes("UTF-8"));
buff.flush();
} catch (Exception e) {
log.error("导出文件文件出错:{}",e);
}

使用缓冲流

File srcFile = new File("/Users/Documents/test1/1.txt");
File destFile = new File("/Users/Documents/test1/2.txt");
try(FileInputStream fis = new FileInputStream(srcFile);
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos)) {
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = bis.read(buffer)) != -1) {
bos.write(buffer, 0, len);
}
bos.flush();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

3.减少循环次数

如果循环层级比较深,循环中套循环,可能会影响代码的执行效率。

如果有两层循环,如果userList和roleList数据比较多的话,需要循环遍历很多次,才能获取我们所需要的数据,非常消耗cpu资源。

如下代码所示:

//正常逻辑2层for循环处理
for(User user: userList) {
for(Role role: roleList) {
if(user.getRoleId().equals(role.getId())) {
user.setRoleName(role.getName());
}
}
}

优化后的代码如下所示:

Map<Long, List<Role>> roleMap = roleList.stream().collect(Collectors.groupingBy(Role::getId));
for (User user : userList) {
List<Role> roles = roleMap.get(user.getRoleId());
if(CollectionUtils.isNotEmpty(roles)) {
user.setRoleName(roles.get(0).getName());
}
}

优化思想就是减少循环次数,最简单的办法是,把第二层循环的集合变成map,这样可以直接通过key,获取想要的value数据。

虽说map的key存在hash冲突的情况,但遍历存放数据的链表或者红黑树时间复杂度,比遍历整个list集合要小很多。

4.用完资源记得及时关闭

参考第二点尽量使用try-with-resources语句或者手动关闭资源

5.使用池技术

数据库连接池、线程池

6.消除if…else的锦囊妙计,反射时添加缓存

我们都知道通过反射创建对象实例,比使用new关键字要慢很多。

由此,不太建议在用户请求过来时,每次都通过反射实时创建实例。

有时候,为了代码的灵活性,又不得不用反射创建实例,这时该怎么办呢?

答:加缓存

先看以下代码

publicinterface IPay {  
void pay();
}

@Service
publicclass AliaPay implements IPay {
@Override
public void pay() {
System.out.println("===发起支付宝支付===");
}
}

@Service
publicclass WeixinPay implements IPay {
@Override
public void pay() {
System.out.println("===发起微信支付===");
}
}

@Service
publicclass JingDongPay implements IPay {
@Override
public void pay() {
System.out.println("===发起京东支付===");
}
}

@Service
publicclass PayService {
@Autowired
private AliaPay aliaPay;
@Autowired
private WeixinPay weixinPay;
@Autowired
private JingDongPay jingDongPay;


public void toPay(String code) {
if ("alia".equals(code)) {
aliaPay.pay();
} elseif ("weixin".equals(code)) {
weixinPay.pay();
} elseif ("jingdong".equals(code)) {
jingDongPay.pay();
} else {
System.out.println("找不到支付方式");
}
}
}

这里违法了设计模式六大原则的:开闭原则单一职责原则

开闭原则:对扩展开放,对修改关闭。就是说增加新功能要尽量少改动已有代码。

单一职责原则:顾名思义,要求逻辑尽量单一,不要太复杂,便于复用。

  1. 先创建一个注解
  2. 在所有的支付类上都加上该注解
  3. 增加最关键的类PayService2
/**
* @Author: Ywh
* @Date: 2022/7/25 14:50
* @Description
*/
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface PayCode {
String value();
String name();
}


@PayCode(value = "alia", name = "支付宝支付")
@Component("alia")
public class AliaPay implements IPay {
@Override
public void pay() {
System.out.println("===发起支付宝支付===");
}
}

@PayCode(value = "jingdong", name = "京东支付")
@Component("jingdong")
public class JingDongPay implements IPay {
@Override
public void pay() {
System.out.println("===发起京东支付===");
}
}

@PayCode(value = "weixin", name = "微信支付")
@Component("weixin")
public class WeixinPay implements IPay {
@Override
public void pay() {
System.out.println("===发起微信支付===");
}
}

@Service
@Slf4j
public class PayService2 implements ApplicationListener<ContextRefreshedEvent> {
private static Map<String, IPay> payMap = null;

@Override
public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent contextRefreshedEvent) {
//在初始化或刷新ApplicationContext时发布
ApplicationContext applicationContext = contextRefreshedEvent.getApplicationContext();
//获取所有拥有特定payCode注解的Bean(AliPay、WeiXinPay、JindDongPay)
Map<String, Object> beansWithAnnotation = applicationContext.getBeansWithAnnotation(PayCode.class);

if (beansWithAnnotation != null) {
payMap = new HashMap<>();
beansWithAnnotation.forEach((key, value) -> {
String bizType = value.getClass().getAnnotation(PayCode.class).value();
payMap.put(bizType, (IPay) value);
});
}
}

public void pay(String code) {
payMap.get(code).pay();
}
}


@GetMapping("/pay")
@ApiOperation("测试支付")
public void pay(String code){
payService2.pay(code);
}

PayService2类实现了ApplicationListener接口,这样在onApplicationEvent方法中,就可以拿到ApplicationContext的实例。这一步,其实是在spring容器启动的时候,spring通过反射我们处理好了。

我们再获取打了PayCode注解的类,放到一个map中,map中的key就是PayCode注解中定义的value,跟code参数一致,value是支付类的实例。

这样,每次就可以每次直接通过code获取支付类实例,而不用if…else判断了。如果要加新的支付方法,只需在支付类上面打上PayCode注解定义一个新的code即可。

注意:这种方式的code可以没有业务含义,可以是纯数字,只要不重复就行。

7.多线程处理

一句话把串行执行的接口变成并行执行;

并行执行

在java8之前可以通过实现Callable接口,获取线程返回结果。

java8以后通过CompleteFuture类实现该功能。我们这里以CompleteFuture为例:

public UserInfo getUserInfo(Long id) throws InterruptedException, ExecutionException {
final UserInfo userInfo = new UserInfo();
CompletableFuture userFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
getRemoteUserAndFill(id, userInfo);
return Boolean.TRUE;
}, executor);

CompletableFuture bonusFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
getRemoteBonusAndFill(id, userInfo);
return Boolean.TRUE;
}, executor);

CompletableFuture growthFuture = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
getRemoteGrowthAndFill(id, userInfo);
return Boolean.TRUE;
}, executor);
CompletableFuture.allOf(userFuture, bonusFuture, growthFuture).join();

userFuture.get();
bonusFuture.get();
growthFuture.get();

return userInfo;
}

8.懒加载

有时候,创建对象是一个非常耗时的操作,特别是在该对象的创建过程中,还需要创建很多其他的对象时。

我们以单例模式为例。

在介绍单例模式的时候,必须要先介绍它的两种非常著名的实现方式:饿汉模式懒汉模式

8.1 饿汉模式

实例在初始化的时候就已经建好了,不管你有没有用到,先建好了再说。具体代码如下:

public class SimpleSingleton {
//持有自己类的引用
private static final SimpleSingleton INSTANCE = new SimpleSingleton();

//私有的构造方法
private SimpleSingleton() {
}
//对外提供获取实例的静态方法
public static SimpleSingleton getInstance() {
return INSTANCE;
}
}

使用饿汉模式的好处是:没有线程安全的问题,但带来的坏处也很明显。

8.2 懒汉模式

顾名思义就是实例在用到的时候才去创建,”比较懒”,用的时候才去检查有没有实例,如果有则返回,没有则新建。具体代码如下:

public class SimpleSingleton2 {

private static SimpleSingleton2 INSTANCE;

private SimpleSingleton2() {
}

public static SimpleSingleton2 getInstance() {
if (INSTANCE == null) {
INSTANCE = new SimpleSingleton2();
}
return INSTANCE;
}
}

示例中的INSTANCE对象一开始是空的,在调用getInstance方法才会真正实例化。

懒汉模式相对于饿汉模式,没有提前实例化对象,在真正使用的时候再实例化,在实例化对象的阶段效率更高一些。

除了单例模式之外,懒加载的思想,使用比较多的可能是:

  1. spring的@Lazy注解。在spring容器启动的时候,不会调用其getBean方法初始化实例。

  2. mybatis的懒加载。在mybatis做级联查询的时候,比如查用户的同时需要查角色信息。如果用了懒加载,先只查用户信息,真正使用到角色了,才取查角色信息。

9.初始化集合时指定大小

在创建集合时指定了大小,比没有指定大小,添加10万个元素的效率提升了一倍。

如果你看过ArrayList源码,你就会发现它的默认大小是10,如果添加元素超过了一定的阀值,会按1.5倍的大小扩容。

你想想,如果装10万条数据,需要扩容多少次呀?而每次扩容都需要不停的复制元素,从老集合复制到新集合中,需要浪费多少时间呀。

//示例
List<Integer> list = new ArrayList<>();
//正例
List<Integer> list2 = new ArrayList<>(100000);

10.不要满屏try…catch异常

可以使用全局异常处理:RestControllerAdvice

@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {

@ExceptionHandler(Exception.class)
public String handleException(Exception e) {
if (e instanceof ArithmeticException) {
return "数据异常";
}
if (e instanceof Exception) {
return "服务器内部异常";
}
retur nnull;
}
}

11.位运算效率更高

12.巧用第三方工具类

如果你引入com.google.guava的pom文件,会获得很多好用的小工具。这里推荐一款com.google.common.collect包下的集合工具:Lists

 //guava提供的字符串工具类
Strings.isNullOrEmpty("");//返回true
Strings.nullToEmpty(null);//""
Strings.nullToEmpty("chen");//返回"chen"
Strings.emptyToNull("");//返回null
Strings.emptyToNull("chen");//返回"chen"

Strings.commonPrefix("aaab", "aac");//"aa"否则返回""
Strings.commonSuffix("aaac", "aac");//"aac"否则返回""

13.用同步代码块代替同步方法

在某些业务场景中,为了防止多个线程并发修改某个共享数据,造成数据异常。

为了解决并发场景下,多个线程同时修改数据,造成数据不一致的情况。通常情况下,我们会:加锁

但如果锁加得不好,导致锁的粒度太粗,也会非常影响接口性能。

在java中提供了synchronized关键字给我们的代码加锁。

通常有两种写法:在方法上加锁在代码块上加锁

先看看如何在方法上加锁:

public synchronized doSave(String fileUrl) {
mkdir();
uploadFile(fileUrl);
sendMessage(fileUrl);
}

这里加锁的目的是为了防止并发的情况下,创建了相同的目录,第二次会创建失败,影响业务功能。

但这种直接在方法上加锁,锁的粒度有点粗。因为doSave方法中的上传文件和发消息方法,是不需要加锁的。只有创建目录方法,才需要加锁。

我们都知道文件上传操作是非常耗时的,如果将整个方法加锁,那么需要等到整个方法执行完之后才能释放锁。显然,这会导致该方法的性能很差,变得得不偿失。

这时,我们可以改成在代码块上加锁了,具体代码如下:

public void doSave(String path,String fileUrl) {
synchronized(this) {
if(!exists(path)) {
mkdir(path);
}
}
uploadFile(fileUrl);
sendMessage(fileUrl);
}

这样改造之后,锁的粒度一下子变小了,只有并发创建目录功能才加了锁。而创建目录是一个非常快的操作,即使加锁对接口的性能影响也不大。

最重要的是,其他的上传文件和发送消息功能,任然可以并发执行。

14.不用的数据及时清理

在Java中保证线程安全的技术有很多,可以使用synchroizedLock等关键字给代码块加锁

但是它们有个共同的特点,就是加锁会对代码的性能有一定的损耗。

其实,在jdk中还提供了另外一种思想即:用空间换时间

没错,使用ThreadLocal类就是对这种思想的一种具体体现。

ThreadLocal为每个使用变量的线程提供了一个独立的变量副本,这样每一个线程都能独立地改变自己的副本,而不会影响其它线程所对应的副本。

ThreadLocal的用法大致是这样的:

  1. 先创建一个CurrentUser类,其中包含了ThreadLocal的逻辑。

    public class CurrentUser {
    private static final ThreadLocal<UserInfo> THREA_LOCAL = new ThreadLocal();

    public static void set(UserInfo userInfo) {
    THREA_LOCAL.set(userInfo);
    }

    public static UserInfo get() {
    THREA_LOCAL.get();
    }

    public static void remove() {
    THREA_LOCAL.remove();
    }
    }
  2. 在业务代码中调用CurrentUser类。

    public void doSamething(UserDto userDto) {
    UserInfo userInfo = convert(userDto);
    CurrentUser.set(userInfo);
    ...

    //业务代码
    UserInfo userInfo = CurrentUser.get();
    ...
    }

    在业务代码的第一行,将userInfo对象设置到CurrentUser,这样在业务代码中,就能通过CurrentUser.get()获取到刚刚设置的userInfo对象。特别是对业务代码调用层级比较深的情况,这种用法非常有用,可以减少很多不必要传参。

    但在高并发的场景下,这段代码有问题,只往ThreadLocal存数据,数据用完之后并没有及时清理。

    ThreadLocal即使使用了WeakReference(弱引用)也可能会存在内存泄露问题,因为 entry对象中只把key(即threadLocal对象)设置成了弱引用,但是value值没有。

    那么,如何解决这个问题呢?

public void doSamething(UserDto userDto) {
UserInfo userInfo = convert(userDto);

try{
CurrentUser.set(userInfo);
...

//业务代码
UserInfo userInfo = CurrentUser.get();
...
} finally {
CurrentUser.remove();
}
}

需要在finally代码块中,调用remove方法清理没用的数据。

15.用equals方法比较是否相等

16.避免创建大集合

尽量分页处理

17.状态用枚举

public enum OrderStatusEnum {  
CREATE(1, "下单"),
PAY(2, "支付"),
DONE(3, "完成"),
CANCEL(4, "撤销");

private int code;
private String message;

OrderStatusEnum(int code, String message) {
this.code = code;
this.message = message;
}

public int getCode() {
return this.code;
}

public String getMessage() {
return this.message;
}

public static OrderStatusEnum getOrderStatusEnum(int code) {
return Arrays.stream(OrderStatusEnum.values()).filter(x -> x.code == code).findFirst().orElse(null);
}
}

而且使用枚举的好处是:

  1. 代码的可读性变强了,不同的状态,有不同的枚举进行统一管理和维护。

  2. 枚举是天然单例的,可以直接使用==号进行比较。

  3. code和message可以成对出现,比较容易相关转换。

  4. 枚举可以消除if…else过多问题。

18.把固定值定义成静态常量

使用static final关键字修饰静态常量,static表示静态的意思,即类变量,而final表示不允许修改

两个关键字加在一起,告诉Java虚拟机这种变量,在内存中只有一份,在全局上是唯一的,不能修改,也就是静态常量

19.避免大事务

很多小伙伴在使用spring框架开发项目时,为了方便,喜欢使用@Transactional注解提供事务功能。

没错,使用@Transactional注解这种声明式事务的方式提供事务功能,确实能少写很多代码,提升开发效率。

但也容易造成大事务,引发其他的问题。

下面用一张图看看大事务引发的问题。

从图中能够看出,大事务问题可能会造成接口超时,对接口的性能有直接的影响。

我们该如何优化大事务呢?

  1. 少用@Transactional注解

  2. 将查询(select)方法放到事务外

  3. 事务中避免远程调用

  4. 事务中避免一次性处理太多数据

  5. 有些功能可以非事务执行

  6. 有些功能可以异步处理

大家可以参考关于大事务的这篇文章《让人头痛的大事务问题到底要如何解决?

20.消除过长的if…else

更详细的内容可以看看这篇文章《消除if…else是9条锦囊妙计

21.防止死循环

22.注意BigDecimal的坑

通常我们会把一些小数类型的字段(比如:金额),定义成BigDecimal,而不是Double,避免丢失精度问题。

常识告诉我们使用BigDecimal能避免丢失精度。

但是使用BigDecimal能避免丢失精度吗?

答案是否定的。

为什么?

BigDecimal amount1 = new BigDecimal(0.02);
BigDecimal amount2 = new BigDecimal(0.03);
System.out.println(amount2.subtract(amount1));

结果:

0.0099999999999999984734433411404097569175064563751220703125

不科学呀,为啥还是丢失精度了?

使用BigDecimal构造函数初始化对象,也会丢失精度。

那么,如何才能不丢失精度呢?

BigDecimal amount1 = BigDecimal.valueOf(0.02);
BigDecimal amount2 = BigDecimal.valueOf(0.03);
System.out.println(amount2.subtract(amount1));

23.尽可能复用代码

24.foreach循环中不remove元素

循环有很多种写法,比如:while、for、foreach等。

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = Lists.newArrayList("a","b","c");
for (String temp : list) {
if ("c".equals(temp)) {
list.remove(temp);
}
}
System.out.println(list);
}
}

//执行结果:
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:901)
at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:851)
at com.sue.jump.service.test1.Test2.main(Test2.java:24)

这种在foreach循环中调用remove方法删除元素,可能会报ConcurrentModificationException异常。

如果想在遍历集合时,删除其中的元素,可以用for循环,例如:

List<String> list = Lists.newArrayList("a","b","c");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String temp = list.get(i);
if ("c".equals(temp)) {
list.remove(temp);
}
}
System.out.println(list);

25.避免随意打印日志

使用isDebugEnabled判断一下,如果当前的日志级别是debug才打印日志。生产环境默认日志级别是info,在有些紧急情况下,把某个接口或者方法的日志级别改成debug,打印完我们需要的日志后,又调整回去。

方便我们定位问题,又不会产生大量的垃圾日志,一举两得

@PostMapping("/query")
public List<User> query(@RequestBody List<Long> ids) {
if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("request params:{}", ids);
}

List<User> userList = userService.query(ids);

if (log.isDebugEnabled()) {
log.debug("response:{}", userList);
}
return userList;
}

26.比较时把常量写前面

private static final String FOUND_NAME = "苏三";
...

if(null == user) {
return;
}
if(FOUND_NAME.equals(user.getName())) {
System.out.println("找到:"+user.getName());
}

在使用equals做比较时,尽量将常量写在前面,即equals方法的左边。

这样即使user.getName()返回的数据为null,equals方法会直接返回false,而不再是报空指针异常。

27.名称要见名知意

28.SimpleDateFormat线程不安全

使用java8的DateTimeFormatter类。

29.少用Executors创建线程池

我们都知道JDK5之后,提供了ThreadPoolExecutor类,用它可以自定义线程池

线程池的好处有很多,下面主要说说这3个方面。

  1. 降低资源消耗:避免了频繁的创建线程和销毁线程,可以直接复用已有线程。而我们都知道,创建线程是非常耗时的操作。

  2. 提供速度:任务过来之后,因为线程已存在,可以拿来直接使用。

  3. 提高线程的可管理性:线程是非常宝贵的资源,如果创建过多的线程,不仅会消耗系统资源,甚至会影响系统的稳定。使用线程池,可以非常方便的创建、管理和监控线程。

当然JDK为了我们使用更便捷,专门提供了:Executors类,给我们快速创建线程池

该类中包含了很多静态方法

  • newCachedThreadPool:创建一个可缓冲的线程,如果线程池大小超过处理需要,可灵活回收空闲线程,若无可回收,则新建线程。

  • newFixedThreadPool:创建一个固定大小的线程池,如果任务数量超过线程池大小,则将多余的任务放到队列中。

  • newScheduledThreadPool:创建一个固定大小,并且能执行定时周期任务的线程池。

  • newSingleThreadExecutor:创建只有一个线程的线程池,保证所有的任务安装顺序执行。

在高并发的场景下,如果大家使用这些静态方法创建线程池,会有一些问题。

那么,我们一起看看有哪些问题?

  • newFixedThreadPool:允许请求的队列长度是Integer.MAX_VALUE,可能会堆积大量的请求,从而导致OOM。

  • newSingleThreadExecutor:允许请求的队列长度是Integer.MAX_VALUE,可能会堆积大量的请求,从而导致OOM。

  • newCachedThreadPool:允许创建的线程数是Integer.MAX_VALUE,可能会创建大量的线程,从而导致OOM。

那我们该怎办呢?

优先推荐使用ThreadPoolExecutor类,我们自定义线程池。

ExecutorService threadPool = new ThreadPoolExecutor(
8, //corePoolSize线程池中核心线程数
10, //maximumPoolSize 线程池中最大线程数
60, //线程池中线程的最大空闲时间,超过这个时间空闲线程将被回收
TimeUnit.SECONDS,//时间单位
new ArrayBlockingQueue(500), //队列
new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); //拒绝策略

顺便说一下,如果是一些低并发场景,使用Executors类创建线程池也未尝不可,也不能完全一棍子打死。在这些低并发场景下,很难出现OOM问题,所以我们需要根据实际业务场景选择。

30.Arrays.asList转换的集合别修改

在我们日常工作中,经常需要把数组转换成List集合。

因为数组的长度是固定的,不太好扩容,而List的长度是可变的,它的长度会根据元素的数量动态扩容。

在JDK的Arrays类中提供了asList方法,可以把数组转换成List

正例

String [] array = new String [] {"a","b","c"};
List<String> list = Arrays.asList(array);
for (String str : list) {
System.out.println(str);
}

在这个例子中,使用Arrays.asList方法将array数组,直接转换成了list。然后在for循环中遍历list,打印出它里面的元素。

如果转换后的list,只是使用,没新增或修改元素,不会有问题。

反例

String[] array = new String[]{"a", "b", "c"};
List<String> list = Arrays.asList(array);
list.add("d");
for (String str : list) {
System.out.println(str);
}

执行结果:

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148)
at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108)
at com.sue.jump.service.test1.Test2.main(Test2.java:24)

会直接报UnsupportedOperationException异常。

为什么呢?

答:使用Arrays.asList方法转换后的ArrayList,是Arrays类的内部类,并非java.util包下我们常用的ArrayList

Arrays类的内部ArrayList类,它没有实现父类的add和remove方法,用的是父类AbstractList的默认实现。

我们看看AbstractList是如何实现的:

public void add(int index, E element) {
throw new UnsupportedOperationException();
}

public E remove(int index) {
throw new UnsupportedOperationException();
}

该类的addremove方法直接抛异常了,因此调用Arrays类的内部ArrayList类的add和remove方法,同样会抛异常。

说实话,Java代码优化是一个比较大的话题,它里面可以优化的点非常多,我没办法一一列举完。在这里只能抛砖引玉,介绍一下比较常见的知识点,更全面的内容,需要小伙伴们自己去思考和探索。

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bye