一文读懂《Effective Java》第5条:避免创建不必要的对象 & 性能优化

2022-05-28 12:36:25 浏览数 (4)

一般来说,最好能重用对象,而不是在每次需要的时候创建同一个相同功能的新对象。重用对象是快速又高效的一种编码手段。

本节讨论的目标:就是如何优化已经出现重复创建对象的代码块,以达到优化性能。

系列文章

本文属于《读懂Effective Java》系列文章,本系列文章的大纲如下:

  • 《Effective Java 第3条:用私有构造器或者枚举类型强化Singleton属性》
  • 《Effective Java 第4条:通过私有构造器来强化工具类不可实例化的能力》
  • 《Effective Java 第6条:消除GC触及不到的过期对象引用》
  • 《Effective Java 第7条:避免使用终结方法》
  • 《Effective Java 第19条:接口只用于定义类型》

场景1:不可变对象的重复创建

如果对象是不可变(immutable),它就始终可以被重用。

我们先看 例子1

代码语言:javascript复制
public class TestStringCreate {
public static void main(String[] args) {
String s1 = new String("stringette");//反例
String s2 = "stringette";//正解
  }
}

代码分析:

语句1:String s1 = new String("stringette");

经过编译期,字符串“stringette”在类加载时已经创建好了对象,这里传递给String构造器的参数 ("stringette") 本身就是一个 String 实例。(因此属于重复创建对象的案例!这里会涉及JVM对String对象的内存分配原理,可以参考公众号的另一篇文章:《String 源码剖析》)

语句2:String s2 = "stringette";

这个优化版本,只用了一个实例,而不是执行时创建的新实例。

构造器在每次被调用时,都会创建一个新的对象,而静态方法则不要求也实际上不会这么做。

场景2:可变对象的重复创建

对于已知不会被修改的可变对象,也是可以被重用的。

我们先看 例子2

代码语言:javascript复制
//反例
public class Person {
  private final Date birthDate;
public Person(Date birthDate) {
this.birthDate = birthDate;
  }
public boolean isBababyBoomer(){
//每次调用方法,执行一次
Calendar gmtCal = Calendar.getInstance(TimeZone.getTimeZone("GMT"));
    gmtCal.set(1946, Calendar.JANUARY, 1,0,0,0);
    Date boomStart = gmtCal.getTime();
    gmtCal.set(1965, Calendar.JANUARY, 1,0,0,0);
    Date boomEnd = gmtCal.getTime();
return (birthDate.compareTo(boomStart) >= 0) && (birthDate.compareTo(boomEnd)<0);
  }
}

代码分析:

isBababyBoomer 方法每次被调用,都会创建一个 Calendar 、一个 TimeZone 和两个 Date,显然这是不必要的。

代码优化:

利用一个静态的初始化器(initializer)避免这个效率低下的情况,如例子3:

代码语言:javascript复制
public class Person2 {
private final Date birthDate;
private static final Date BOOM_START = null;
private static final Date BOOM_END = null;

//静态代码块,执行一次
static {
    Calendar gmtCal = Calendar.getInstance(TimeZone.getTimeZone("GMT"));
    gmtCal.set(1946, Calendar.JANUARY, 1,0,0,0);
Date boomStart = gmtCal.getTime();
    gmtCal.set(1965, Calendar.JANUARY, 1,0,0,0);
Date boomEnd = gmtCal.getTime();
  }

public Person2(Date birthDate) {
this.birthDate = birthDate;
  }

public boolean isBababyBoomer(){
return (birthDate.compareTo(BOOM_START) >= 0) && (birthDate.compareTo(BOOM_END)<0);
  }
}

代码分析:

改进后,Calendar 、一个 TimeZone和 Date 都只会在初始化时被实例化一次,而不是isBababyBoomer 方法每次被调用时都会创建。

场景3:自动装箱机制带来的性能开销

jdk发行版(1.5之后),有一种创建多余对象的新方法:自动装箱(autoboxing),它允许程序员将基本类型 & 装箱基本类型(Boxed Primitive Type)进行混用,按需装箱与拆箱。

自动装箱机制,导致基本类型与装箱类型这两者在语义上只有微妙差役,但在性能上有比较明显的差别。

我们看下例子4:

代码语言:javascript复制
/**
 * <p>
 *     jdk5之后,自动装箱使得 基本类型 & 装箱基本类型(Boxed Primitive Type)混用。
 *     两者在语义上有微妙差役,但在性能上有比较明显的差别。
 * </p>
 */
public class TestAutoBoxing {
public static void main(String[] args) {
    testPrimitive();
    testBoxing();
  }
  //装箱类型
private static void testBoxing() {
long start = System.currentTimeMillis();
Long sum = 0L;
for (long i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i  ){
      sum  = i;
    }
    System.out.println("User Boxing, sum = "   sum  ", cost : "   (System.currentTimeMillis() - start)/1000   "ms");
  }
  //基本类型
private static void testPrimitive() {
long start = System.currentTimeMillis();
long sum = 0L;
for (long i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i  ){
      sum  = i;
    }
    System.out.println("User Primitive type, sum = "   sum  ", cost : "   (System.currentTimeMillis() - start)/1000   "ms");
  }
}

允许结果:

代码语言:javascript复制
User Primitive type, sum = 2305843005992468481, cost : 1ms
User Boxing, sum = 2305843005992468481, cost : 8ms

代码分析:

先说结果:同样一个循环执行代码段,使用自动装箱的运行时间是使用基本类型的8倍。

语句:Long sum = 0L;

使用了自动装箱机制,意味着程序构造了大概2的31次方个多余的Long实例(大约每次往Long sum 增加long时构造一个实例)。

语句:long sum = 0L;

使用了基础类型,减少了多余的创建对象的开销。

优先使用基本类型而不是装箱基本类型,要当心无意识的自动装箱所带来的性能损耗。

总结

实际上,由于小对象的构造器知识做很少的显式工作,所以它的创建&回收动作是非常廉价的,特别是现代的JVM实现上更是如此。

但是,我们对于维护自己的对象池(object pool)来避免创建对象不一定是好事,除非对象池的对象十分重要,如:数据库连接。

另外,在提倡保护性拷贝时,因为重用对象而付出的代码要比创建重复对象的代码要高,这一点我们后续再聊。。

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