Java性能优化方面的程序优化知识点归纳，希望对你有所帮助
常用的程序設(shè)計優(yōu)化技巧：
1、字符串優(yōu)化處理
（1）String 類的特點：不變性、針對常量池的優(yōu)化（ String.intern() 方法的意義）
（2）subString 方法的內(nèi)存泄漏 :
（3）字符串分割和查找不要使用 split 函數(shù)，效率低，而是使用 StringTokenizer 或者 indexOf結(jié)合 subString() 函數(shù)完成分割。
（4）用 charAt （）方法代替 startWith （）方法。
（5）對于靜態(tài)字符串或者變量字符串的連接操作， Java 在編譯的時候會進(jìn)行徹底的優(yōu)化，將多個連接操作的字符串在編譯時合成一個單獨的字符串，而不是生成大量的 String 實例。只生成一個對象。
（6）在無需考慮線程安全情況下盡量使用 StringBuilder 。
（7）StringBuffer 和 StringBuilder 初始化的時候都可以設(shè)置一個初始值，默認(rèn)是 16B 。如果字符串的長度大于 16B 的時候，則需要進(jìn)行擴(kuò)容。擴(kuò)容策略是將原有的容量大小翻倍，以新的容量申請內(nèi)存空間，建立 char 數(shù)組，然后將數(shù)組中的內(nèi)容復(fù)制到這個新的數(shù)組中，使用 Arrays.copyOf() 函數(shù)。因此，如果能預(yù)先評估 StringBuilder 的大小，則可以節(jié)省這些復(fù)制操作，從而提高系統(tǒng)的性能。
2、List 接口
（ 1 ） ArrayList 和 Vector 的區(qū)別：它們幾乎使用了相同的算法，它們的唯一區(qū)別是對多線程的支持。 ArrayList 是不安全的，而 Vector 是線程安全的。
（ 2 ） LinkedList 和 ArrayList 的區(qū)別：
|---1 、 linkedList 采用鏈表實現(xiàn)，適合于數(shù)據(jù)刪除和插入非常頻繁的情況，不適合隨機(jī)訪問。
|---2 、 ArrayList 采用數(shù)組實現(xiàn)，適用于隨機(jī)查找和順序讀的情況，不適合刪除和插 入數(shù)據(jù)非常頻繁的場景。
（3）基于數(shù)組的 List 都會有一個容量參數(shù)。當(dāng) ArrayList 所存儲的元素容量超過其已有大小的時候就會進(jìn)行擴(kuò)容，數(shù)組的擴(kuò)容會導(dǎo)致整個數(shù)組進(jìn)行一次內(nèi)存復(fù)制。因此合理的數(shù)組大小會減小數(shù)組擴(kuò)容的次數(shù)從而提高系統(tǒng)性能。
（4）遍歷列表的時候盡量使用迭代器，速度快。
2、Map 接口：
（1）HashMap 的實現(xiàn)原理：簡單的說， HashMap 就是將 key 做 hash 算法，然后將 hash 值映射到內(nèi)存地址，直接取得 key 所對應(yīng)的數(shù)據(jù)。在 HashMap 中，底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使用的是數(shù)組，所謂的內(nèi)存地址指的是數(shù)組的下標(biāo)索引。
（2）容量參數(shù)與擴(kuò)容：默認(rèn)情況下， hashmap 的初始容量為 16 ，負(fù)載因子為 0.75 ，也就是說當(dāng) hashmap 的實際容量達(dá)到了初始容量 * 負(fù)載因子（ hashmap 內(nèi)部維護(hù)的一個 threshold 值）的時候， hashmap 就會進(jìn)行擴(kuò)容。在擴(kuò)容時，會遍歷整個 hashmap ，因此應(yīng)該設(shè)置合理的初始大小和負(fù)載因子，可以減小 hashmap 擴(kuò)容的次數(shù)。
（3）LinkedHashMap-- 有序的 HashMap ： HashMap 的最大缺點是其無序性，被存入到 Hashmap 中的元素，在遍歷 HashMap 的時候，其輸出不一定按照輸入的順序，而是 HashMap 會根據(jù) hash 算法設(shè)定一個查找高效的順序。如果希望保存輸入順序，則需要使用 LinkedHashMap 。LinkedHashmap 在內(nèi)部又增加了一個鏈表，用于保存元素的順序。
（4）LinkedList 可以提供兩種類型的順序：一個是元素插入時候的順序，一個是最近訪問的順序。注意： LinkedHashMap 在迭代過程中，如果設(shè)置為按照最后訪問時間進(jìn)行排序，即：每當(dāng)使用 get() 方法訪問某個元素時，該元素便會移動到鏈表的尾端。但是這個時候會出現(xiàn)異常，因此， LinkedHashMap 工作在這種模式的時候，不能在迭代器中使用 get() 操作。
（5）關(guān)于 ConcurrentModificationException ：該異常一般會在集合迭代過程中被修改時拋出。因此，不要在迭代器模式中修改集合的結(jié)構(gòu)。這個特性適合于所有的集合類，包括 HashMap 、 Vector 、 ArrayList 等。
（6）TreeMap-- 如果要對元素進(jìn)行排序，則使用 TreeMap 對 key 實現(xiàn)自定義排序，有兩種方式：在 TreeMap 的構(gòu)造函數(shù)中注入一個 Comparator 或者使用一個實現(xiàn)了 Comparable 的 key 。
（7）如果需要將排序功能加入 HashMap ，最好是使用 Treemap 而不是在應(yīng)用程序自定義排序。
（8）HashMap 基于 Hash 表實現(xiàn)， TreeMap 基于紅黑樹實現(xiàn)。
3 、 Map 和 Set 的關(guān)系：
（ 1 ）所有 Set 的實現(xiàn)都只是對應(yīng)的 Map 的一種封裝，其內(nèi)部維護(hù)一個 Map 對象。即： Set只是相應(yīng)的 Map 的 Value 是一種特殊的表現(xiàn)形式的一種特例。
（ 2 ） Set 主要有三種實現(xiàn)類： HashSet 、 LinkedHashSet 、 TreeSet 。其中 HashSet 是基于 Hash 的快速元素插入，元素之間無序。 LinkedHashSet 同時維護(hù)著元素插入順序，遍歷集合的時候，總是按照先進(jìn)先出的順序排序。 TreeSet 是基于紅黑樹的實現(xiàn)，有著高效的基于元素 Key 的排序算法。
4 、優(yōu)化集合訪問代碼：
（ 1 ）、分離循環(huán)中被重復(fù)調(diào)用的代碼：例如， for 循環(huán)中使用集合的 size() 函數(shù)，則不應(yīng)該把這個函數(shù)的調(diào)用放到循環(huán)中，而是放到循環(huán)外邊、
（ 2 ）、省略相同的操作：
5 、 RandomAccess 接口：通過 RandomAccess 可知道 List 是否支持隨機(jī)快速訪問。同時，如果應(yīng)用程序需要通過索引下標(biāo)對 List 做隨機(jī)訪問，盡量 buyaoshiyongLinkedList ， ArrayList 或者 Vector 可以。
6 、 JavaNIO 的特性：
1 、為所有的原始類型提供 Buffer 支持。
2 、使用 Java.nio.charset.Charset 作為字符編碼解碼解決方案。
3 、增加通道抽象代替原有的 IO 流抽象。
4 、支持鎖和內(nèi)存映射文件的文件訪問接口。
5 、提供基于 Selector 的異步網(wǎng)絡(luò) IO 。
7 、 Java 中 NIO 的使用。 Channel 是一個雙向通道，即可讀也可寫。應(yīng)用程序不能直接操作 Channel ，必須借助于 Buffer 。例如讀數(shù)據(jù)的時候，必須把數(shù)據(jù)從通道讀入到緩沖區(qū)，然后在緩沖區(qū)中進(jìn)行讀取。以文件讀取為例，首先通過文件輸入流獲得文件通道，然后把文件通道的內(nèi)容讀入到緩沖區(qū)中，然后就可以對緩沖區(qū)操作。
8 、 Buffer 的基本原理：
1 、 Buffer 的創(chuàng)建： Buffer 的靜態(tài) allocate(int size) 方法或者 Buffer.wrap(byte[]src) 。
2 、 Buffer 的工作原理：三個變量： position ，代表當(dāng)前緩沖區(qū)的位置，寫緩沖區(qū)的時候，將從 position 的下一個位置寫數(shù)據(jù)。 Capacity ，代表緩沖區(qū)的總?cè)萘可舷蕖?Limit ，緩沖區(qū)的實際上限，也就是說，讀數(shù)據(jù)的時候，數(shù)據(jù)即是從 position 到 limit 之間的數(shù)據(jù)
3 、 flip 操作： limit=position,position=0, 一般是在讀寫切換的時候使用。寫完數(shù)據(jù)之后，需要限定下有效數(shù)據(jù)范圍，才能讀數(shù)據(jù)；
4 、 clear 操作： position-0 ， limit=capacity. 。為重新寫入緩沖區(qū)做準(zhǔn)備。
5 、 rewind 操作： position=0 ，為讀取緩沖區(qū)中有效數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備，一半 limit 已經(jīng)被合理設(shè)置。
9 、讀寫緩沖區(qū)：
1 、 public byte get() ：順序讀取緩沖區(qū)的一個字節(jié)， position 會加一
2 、 public Buffer get(byte[]dst): 將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀入到數(shù)組 dst 中，并適當(dāng)?shù)囊苿?position
3 、 public byte get(int index) ：得到第 index 個字節(jié)，但不移動 posoiion
4 、 public ByteBuffer put(byte b) ：將字節(jié) b 放入到緩沖區(qū)中，并移動 position
5 、 public ByteBuffer put(int index,byte b) ：將字節(jié) b 放到緩沖區(qū)的 index 位位置
6 、 pubglic final ByteBuffer(byte[]src) ：將字節(jié)數(shù)組 src 放到緩沖區(qū)中。
10 、標(biāo)志緩沖區(qū)：類似于一個書簽的功能，在數(shù)據(jù)的處理過程中，可隨時記錄當(dāng)前位置。然后在任意時刻，回到這個位置。 Mark 用于記錄當(dāng)前位置， reset 用于恢復(fù)到 mark 所在的位置、
11 、復(fù)制緩沖區(qū)：使用 Buffer 的 duplicate 方法可以復(fù)制一個緩沖區(qū)，副本緩沖區(qū)和原緩沖區(qū)共享一份空間但是有有著獨立的 position 、 capacity 和 limit 值。
20 、緩沖區(qū)分片：緩沖區(qū)分片使用 slice 方法實現(xiàn)。它將在現(xiàn)有的緩沖區(qū)中，創(chuàng)建的子緩沖區(qū)。子緩沖區(qū)和父緩沖區(qū)共享數(shù)據(jù)。這個方法有助于將系統(tǒng)模塊化。緩沖區(qū)切片可以將一個大緩沖區(qū)進(jìn)行分割處理，得到的子緩沖區(qū)都具有緩沖的緩沖區(qū)模型結(jié)構(gòu)；因此。這個操作有助于系統(tǒng)的模塊化。
12 、只讀緩沖區(qū)：只讀緩沖區(qū)可以保證核心數(shù)據(jù)的安全，如果不希望數(shù)據(jù)被隨意篡改，返回一個只讀緩沖區(qū)是很有幫助的。
13 、文件映射到內(nèi)存： NIO 提供了一種將文件映射到內(nèi)存的方法進(jìn)行 IO 操作，這種方法比基于流 IO 快很多。這個操作主要由 FileChanne.map() 操作。使用文件內(nèi)存的方式，將文本通過 FileChannel 映射到內(nèi)存中。然后從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)。同時，通過修改 Buffer, 將對內(nèi)存中數(shù)據(jù)的修改寫到對應(yīng)的硬盤文件中。
14 、處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)：散射和聚集。散射就是將數(shù)據(jù)讀入到一組 bytebuffer 中，而聚集正好相反。通過 ScatteringByteChannel 和 GatheringByteChannel 可以簡化對結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的操作。
15 、直接內(nèi)存訪問： DirectBuffer 直接分配在物理內(nèi)存中，并不占用對空間，因此也不受對空間限制。 DirectBuffer 的讀寫操作比普通 Buffer 塊，因為 DirectBuffer 直接操縱的就是內(nèi)核緩沖區(qū)。
16 、引用類型：強(qiáng)、軟、若、虛四種引用類型。
WeakHashMap ：是弱引用的一中典型應(yīng)用，它使用弱引用作為內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲方案。可以作為簡單的緩存表解決方案。
如果在系統(tǒng)中，需要一張很大的 Map 表， Map 中的表項作為緩存之用。這也意味著即使沒能從該 Map 中取得相應(yīng)地數(shù)據(jù)，系統(tǒng)也可以通過選項方案獲取這些數(shù)據(jù)，雖然這樣會消耗更多的時間，但是不影響系統(tǒng)的正常運行。這個時候，使用 WeakHashMap 是最合適的。因為 WeakHashMap 會在系統(tǒng)內(nèi)存范圍內(nèi)，保存所有表項，而一旦內(nèi)存不夠，在 GC 時，沒有被引用的又會很快被清除掉，避免系統(tǒng)內(nèi)存溢出。
17 、有助于改善系統(tǒng)性能的技巧：
1 、慎用異常： for 循環(huán)中使用 try-catch 會大大降低系統(tǒng)性能
2 、使用局部變量：局部變量的訪問速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于類的靜態(tài)變量的訪問速度，因為類的 變量是存在在堆空間中的。
3 、位運算代替乘除法：右移代表除以二、左移代表乘以二。
4 、有的時候考慮是否可以使用數(shù)組代替位運算。
5 、一維數(shù)組代替二維數(shù)組。
6 、提取表達(dá)式：盡可能讓程序少做重復(fù)的計算，尤其要關(guān)注在循環(huán)體的代碼，從循環(huán)提中提取重復(fù)的代碼可以有效的提升系統(tǒng)性能。
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