Java编程思想第4版[中文版](PDF格式)-第176部分

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销。　　

■同步：在JDK　解释器中，调用同步方法通常会比调用不同步方法慢　10　倍。经　JIT　编译器处理后，这一性能　

上的差距提升到50　到　100倍（注意前表总结的时间显示出要慢97　倍）。所以要尽可能避免使用同步方法—　

—若不能避免，方法的同步也要比代码块的同步稍快一些。　　

■重复利用对象：要花很长的时间来新建一个对象（根据前表总结的时间，对象的新建时间是赋值时间的　

980　倍，而新建一个小数组的时间是赋值时间的3100　倍）。因此，最明智的做法是保存和更新老对象的字　

段，而不是创建一个新对象。例如，不要在自己的　paint（）方法中新建一个Font　对象。相反，应将其声明成　

实例对象，再初始化一次。在这以后，可在paint（）里需要的时候随时进行更新。参见　Bentley　编著的《编　

程拾贝》，p。81＇15＇　。　　

■异常：只有在不正常的情况下，才应放弃异常处理模块。什么才叫“不正常”呢？这通常是指程序遇到了　

问题，而这一般是不愿见到的，所以性能不再成为优先考虑的目标。进行优化时，将小的“try…catch”块合　

并到一起。由于这些块将代码分割成小的、各自独立的片断，所以会妨碍编译器进行优化。另一方面，若过　

份热衷于删除异常处理模块，也可能造成代码健壮程度的下降。　　

■散列处理：首先，Java　1。0　和　1。1　的标准“散列表”（Hashtable）类需要造型以及特别消耗系统资源的　

同步处理（570　单位的赋值时间）。其次，早期的　JDK　库不能自动决定最佳的表格尺寸。最后，散列函数应　

针对实际使用项（Key）的特征设计。考虑到所有这些原因，我们可特别设计一个散列类，令其与特定的应用　

程序配合，从而改善常规散列表的性能。注意　Java　1。2　集合库的散列映射（HashMap）具有更大的灵活性，　

而且不会自动同步。　　

■方法内嵌：只有在方法属于final　（最终）、private　（专用）或static　（静态）的情况下，Java　编译器　

才能内嵌这个方法。而且某些情况下，还要求它绝对不可以有局部变量。若代码花大量时间调用一个不含上　

述任何属性的方法，那么请考虑为其编写一个“final”版本。　　

■I/O：应尽可能使用缓冲。否则，最终也许就是一次仅输入／输出一个字节的恶果。注意　JDK　1。0　的I/O　类　

采用了大量同步措施，所以若使用象readFully（）这样的一个“大批量”调用，然后由自己解释数据，就可　

获得更佳的性能。也要注意Java　1。1　的“reader”和“writer”类已针对性能进行了优化。　　

■造型和实例：造型会耗去2　到　200　个单位的赋值时间。开销更大的甚至要求上溯继承（遗传）结构。其他　



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高代价的操作会损失和恢复更低层结构的能力。　　

■图形：利用剪切技术，减少在repaint（）中的工作量；倍增缓冲区，提高接收速度；同时利用图形压缩技　

术，缩短下载时间。来自JavaWorld　的“Java　Applets”以及来自　Sun　的“Performing　Animation”是两个　

很好的教程。请记着使用最贴切的命令。例如，为根据一系列点画一个多边形，和drawLine（）相比，　

drawPolygon（）的速度要快得多。如必须画一条单像素粗细的直线，drawLine（x；y；x；y）的速度比　

fillRect（x；y；1；1）快。　　

■使用API　类：尽量使用来自　Java　API　的类，因为它们本身已针对机器的性能进行了优化。这是用Java　难　

于达到的。比如在复制任意长度的一个数组时，arraryCopy（）比使用循环的速度快得多。　　

■替换API　类：有些时候，API　类提供了比我们希望更多的功能，相应的执行时间也会增加。因此，可定做　

特别的版本，让它做更少的事情，但可更快地运行。例如，假定一个应用程序需要一个容器来保存大量数　

组。为加快执行速度，可将原来的　Vector　（矢量）替换成更快的动态对象数组。　　

　　

1。　其他建议　　

■将重复的常数计算移至关键循环之外——比如计算固定长度缓冲区的buffer。length　。　　

■static　final　（静态最终）常数有助于编译器优化程序。　　

■实现固定长度的循环。　　

■使用javac　的优化选项：…O。它通过内嵌static，final　以及private　方法，从而优化编译过的代码。注　

意类的长度可能会增加（只对JDK　1。1　而言——更早的版本也许不能执行字节查证）。新型的“Just…in

time”（JIT）编译器会动态加速代码。　　

■尽可能地将计数减至　0——这使用了一个特殊的JVM　字节码。　　



D。4　参考资源　　



D。4。1　　性能工具　　



＇1＇　运行于　Pentium　Pro　200，Netscape　3。0，JDK　1。1。4　的MicroBenchmark　（参见下面的参考资源＇5＇）　　

＇2＇　Sun的Java　文档页——JDK　Java　解释器主题：　　

http：//java。sun。/products/JDK/tools/win32/java。html　　

＇3＇　Vladimir　Bulatov的HyperProf　　

http：//physics。orst。edu/~bulatov/HyperProf　　

＇4＇　Greg　White　的ProfileViewer　　

http：//inetmi。/~gwhi/ProfileViewer/ProfileViewer。html　　



D。4。2　Web　站点　　



＇5＇　对于Java　代码的优化主题，最出色的在线参考资源是Jonathan　Hardwick　的“Java　Optimization”网　

站：　　

http：//cs。cmu。edu/~jch/java/optimization。html　　

　“Java　优化工具”主页：　　

http：//cs。cmu。edu/~jch/java/tools。html　　

以及“Java　Microbenchmarks”（有一个45　秒钟的评测过程）：　　

http：//cs。cmu。edu/~jch/java/benchmarks。html　　



D。4。3　　文章　　



＇6＇　　“Make　Java　fast：Optimize！　How　to　get　the　greatest　performanceout　of　your　code　through　low

level　optimizations　in　Java”（让Java　更快：优化！如何通过在Java　中的低级优化，使代码发挥最出色　

的性能）。作者：Doug　Bell。网址：　　

http：//javaworld。/javaworld/jw…04…1997/jw…04…optimize。html　　

　（含一个全面的性能评测程序片，有详尽注释）　　

＇7＇　　“Java　Optimization　Resources　”（Java　优化资源）　　

http：//cs。cmu。edu/~jch/java/resources。html　　

＇8＇　　“Optimizing　Java　for　Speed”（优化Java，提高速度）：　　

http：//cs。cmu。edu/~jch/java/speed。html　　



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＇9＇　　“An　Empirical　Study　of　FORTRAN　Programs”（FORTRAN　程序实战解析）。作者：Donald　Knuth。　

1971　年出版。第　1卷，p。105…33，“软件——实践和练习”。　　

＇10＇　　“Building　High…Performance　Applications　and　Servers　in　Java：An　Experiential　Study”。作　

者：Jimmy　Nguyen，Michael　Fraenkel，RichardRedpath，Binh　Q。　Nguyen　以及Sandeep　K。　Singhal。IBM　　

T。J。　Watson　ResearchCenter；IBM　Software　Solutions。　　

http：//ibm。/java/education/javahipr。html　　



D。4。4　Java　专业书籍　　



＇11＇　　《Advanced　Java　，Idioms，Pitfalls　，Styles；　and　Programming　Tips》。作者：Chris　Laffra。　

Prentice　Hall　1997　年出版（Java　1。0　）。第　11　章第20　小节。　　



D。4。5　　一般书籍　　



＇12＇　　《Data　Structures　and　C　Programs》（数据结构和C　程序）。作者：J。Van　Wyk。Addison…Wesly　　

1998　年出版。　　

＇13＇　　《Writing　Efficient　Programs》（编写有效的程序）。作者：Jon　Bentley。Prentice　Hall　1982　年　

出版。特别参考p。110　和p。145…151。　　

＇14＇　　《More　Programming　Pearls》（编程拾贝第二版）。作者：JonBentley。“Association　for　　

puting　Machinery”，1998　年2　月。　　

＇15＇　　《Programming　Pearls　》（编程拾贝）。作者：Jone　Bentley。Addison…Wesley　1989　年出版。第2　部　

分强调了常规的性能改善问题。　＇16＇　　《Code　plete：A　Practical　Handbook　of　Software　　

Construction》（完整代码索引：实用软件开发手册）。作者：Steve　McConnell。Microsoft　出版社　1993　

年出版，第　9　章。　　

＇17＇　　《Object…Oriented　System　Development》（面向对象系统的开发）。作者：Champeaux，Lea　和　

Faure。第25　章。　　

＇18＇　　《The　Art　of　Programming》（编程艺术）。作者：Donald　Knuth。第1卷“基本算法第3　版”；第3　

卷“排序和搜索第　2　版”。Addison…Wesley　出版。这是有关程序算法的一本百科全书。　　

＇19＇　　《Algorithms　in　C：Fundammentals；Data　Structures；　Sorting；Searching》（C　算法：基础、数据结　

构、排序、搜索）第3　版。作者：RobertSedgewick。Addison…Wesley　1997　年出版。作者是Knuth　的学生。　

这是专门讨论几种语言的七个版本之一。对算法进行了深入浅出的解释。　　



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　　　　　　　　　　　　　　　　　附录　E　关于垃圾收集的一些话　　



　　

　“很难相信Java　居然能和C＋＋一样快，甚至还能更快一些。”　　

据我自己的实践，这种说法确实成立。然而，我也发现许多关于速度的怀疑都来自一些早期的实现方式。由　

于这些方式并非特别有效，所以没有一个模型可供参考，不能解释Java　速度快的原因。　　

我之所以想到速度，部分原因是由于C＋＋模型。C＋＋将自己的主要精力放在编译期间“静态”发生的所有事情　

上，所以程序的运行期版本非常短小和快速。C＋＋也直接建立在C　模型的基础上（主要为了向后兼容），但有　

时仅仅由于它在C　中能按特定的方式工作，所以也是C＋＋中最方便的一种方法。最重要的一种情况是C　和C＋＋　

对内存的管理方式，它是某些人觉得Java　速度肯定慢的重要依据：在Java　中，所有对象都必须在内存　

　“堆”里创建。　　

而在C＋＋中，对象是在堆栈中创建的。这样可达到更快的速度，因为当我们进入一个特定的作用域时，堆栈　

指针会向下移动一个单位，为那个作用域内创建的、以堆栈为基础的所有对象分配存储空间。而当我们离开　

作用域的时候（调用完毕所有局部构建器后），堆栈指针会向上移动一个单位。然而，在C＋＋里创建“内存　

堆”（Heap　）对象通常会慢得多，因为它建立在C　的内存堆基础上。这种内存堆实际是一个大的内存池，要　

求必须进行再循环（再生）。在C＋＋里调用　delete　以后，释放的内存会在堆里留下一个洞，所以再调用new　

的时候，存储分配机制必须进行某种形式的搜索，使对象的存储与堆内任何现成的洞相配，否则就会很快用　

光堆的存储空间。之所以内存堆的分配会在C＋＋里对性能造成如此重大的性能影响，对可用内存的搜索正是　

一个重要的原因。所以创建基于堆栈的对象要快得多。　　

同样地，由于C＋＋如此多的工作都在编译期间进行，所以必须考虑这方面的因素。但在　Java　的某些地方，事　

情的发生却要显得“动态”得多，它会改变模型。创建对象的时候，垃圾收集器的使用对于提高对象创建的　

速度产生了显著的影响。从表面上看，这种说法似乎有些奇怪——存储空间的释放会对存储空间的分配造成　

影响，但它正是JVM　采取的重要手段之一，这意味着在　Java　中为堆对象分配存储空间几乎能达到与C＋＋中在　

堆栈里创建存储空间一样快的速度。　　

可将C＋＋的堆（以及更慢的　Java　堆）想象成一个庭院，每个对象都拥有自己的一块地皮。在以后的某个时　

间，这种“不动产”会被抛弃，而且必须再生。但在某些　JVM　里，Java　堆的工作方式却是颇有不同的。它更　

象一条传送带：每次分配了一个新对象后，都会朝前移动。这意味着对象存储空间的分配可以达到非常快的　

速度。“堆指针”简单地向前移至处女地，所以它与C＋＋的堆栈分配方式几乎是完全相同的（当然，在数据　

记录上会多花一些开销，但要比搜索存储空间快多了）。　　

现在，大家可能注意到了堆事实并非一条传送带。如按那种方式对待它，最终就要求进行大量的页交换（这　

对性能的发挥会产生巨大干扰），这样终究会用光内存，出现内存分页错误。所以这儿必须采取一个技巧，　

那就是著名的“垃圾收集器”。它在收集“垃圾”的同时，也负责压缩堆里的所有对象，将“堆指针”移至　

尽可能靠近传送带开头的地方，远离发生（内存）分页错误的地点。垃圾收集器会重新安排所有东西，使其　

成为一个高速、无限自由的堆模型，同时游刃有余地分配存储空间。　　

为真正掌握它的工作原理，我们首先需要理解不同垃圾收集器（GC）采取的工作方案。一种简单、但速度较　

慢的GC　技术是引用计数。这意味着每个对象都包含了一个引用计数器。每当一个句柄同一个对象连接起