为JAVA性能而设计(2)
2008-01-05 10:35:52 来源:WEB开发网 闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閻愵剙鍔ょ紓宥咃躬瀵鎮㈤崗灏栨嫽闁诲酣娼ф竟濠偽i鍓х<闁绘劦鍓欓崝銈囩磽瀹ュ拑韬€殿喖顭烽幃銏ゅ礂鐏忔牗瀚介梺璇查叄濞佳勭珶婵犲伣锝夘敊閸撗咃紲闂佺粯鍔﹂崜娆撳礉閵堝洨纾界€广儱鎷戦煬顒傗偓娈垮枛椤兘骞冮姀銈呯閻忓繑鐗楃€氫粙姊虹拠鏌ュ弰婵炰匠鍕彾濠电姴浼i敐澶樻晩闁告挆鍜冪床闂備浇顕栭崹搴ㄥ礃閿濆棗鐦遍梻鍌欒兌椤㈠﹤鈻嶉弴銏犵闁搞儺鍓欓悘鎶芥煛閸愩劎澧曠紒鈧崘鈹夸簻闊洤娴烽ˇ锕€霉濠婂牏鐣洪柡灞诲妼閳规垿宕卞▎蹇撴瘓缂傚倷闄嶉崝搴e垝椤栫偛桅闁告洦鍨扮粻鎶芥倵閿濆簼绨藉ù鐘荤畺濮婃椽妫冨☉娆愭倷闁诲孩鐭崡鎶芥偘椤曗偓瀹曞爼顢楁径瀣珫婵犳鍣徊鍓р偓绗涘洤绠查柛銉墮閽冪喖鏌i弬鎸庢喐闁荤喎缍婇弻娑⑩€﹂幋婵囩亪濡炪値鍓欓悧鍡涒€旈崘顔嘉ч幖绮光偓鑼嚬缂傚倷绶¢崰妤呭箰閹间焦鍋╅柣鎴f绾偓闂佺粯鍔曠粔闈浳涢崘顔兼槬闁逞屽墯閵囧嫰骞掗幋婵愪紑閻庤鎸风粈渚€鍩為幋锔藉亹闁圭粯甯╂导鈧紓浣瑰劤瑜扮偟鍒掑▎鎾宠摕婵炴垶鐭▽顏堟煙鐟欏嫬濮囨い銉︾箞濮婃椽鏌呴悙鑼跺濠⒀傚嵆閺岀喖鎼归锝呯3闂佹寧绻勯崑娑㈠煘閹寸姭鍋撻敐搴樺亾椤撴稒娅婇柡灞界У濞碱亪骞忕仦钘夊腐闂備焦鐪归崐鏇㈠箠閹邦喗顫曢柟鎯х摠婵挳鏌涢幘鏉戠祷闁告挸宕—鍐Χ閸℃浠搁梺鑽ゅ暱閺呮盯鎮鹃悜钘壩ㄧ憸澶愬磻閹剧粯鏅查幖绮瑰墲閻忓秹姊虹紒妯诲鞍婵炲弶锕㈡俊鐢稿礋椤栨氨鐤€闂傚倸鐗婄粙鎰姳閼测晝纾藉ù锝堟閻撴劖鎱ㄥΟ绋垮婵″弶鍔欓獮妯兼嫚閼碱剦妲伴梻浣稿暱閹碱偊宕愭繝姣稿洭寮舵惔鎾存杸濡炪倖姊婚妴瀣啅閵夛负浜滄い鎾跺仜濡插鏌i敐鍥у幋妤犵偞甯¢獮瀣籍閳ь剟鎮楁繝姘拺閻熸瑥瀚崕妤呮煕濡 鍋撻悢鎻掑緧婵犵數濮烽弫鍛婃叏閻戣棄鏋侀柛娑橈攻閸欏繑銇勯幘鍗炵仼缁炬儳顭烽弻鐔煎礈瑜忕敮娑㈡煃闁垮鐏﹂柕鍥у楠炴帡宕卞鎯ь棜缂傚倸鍊风粈渚€藝闁秴鏋佸┑鐘虫皑瀹撲線鏌涢埄鍐姇闁稿﹦鍏橀弻娑樷攽閸℃浼€濡炪倖姊归崝鏇㈠煘閹达附鍊婚柛銉㈡櫇鏍¢梻浣告啞閹稿鎮烽敂鐣屸攳濠电姴娲﹂崵鍐煃閸濆嫬鏆熼柨娑欑矒濮婇缚銇愰幒鎴滃枈闂佸憡鐟ユ鎼佸煝閹炬枼鍫柛顐ゅ枔閸樻悂鏌h箛鏇炰户缁绢厼鐖煎畷鎴﹀箻鐠囪尙鐤€婵炶揪绲介幉锟犲磹椤栫偞鈷戠痪顓炴噹娴滃綊鎮跺☉鏍у姦闁糕斁鍋撳銈嗗笒閸燁偊鎯冨ú顏呯厸濞达絽婀辨晶顏堟煃鐟欏嫬鐏撮柟顔界懇瀵爼骞嬮悩杈敇闂傚倷绀佸﹢杈ㄧ仚闂佺濮ょ划搴ㄥ礆閹烘绫嶉柛顐ゅ枎娴犺櫣绱撴担鍓插創妞ゆ洘濞婇弫鍐磼濞戞艾骞堥梻浣告惈濞层垽宕濆畝鍕€堕柣妯肩帛閻撴洟鏌熼懜顒€濡煎ù婊勫劤閳规垿鏁嶉崟顐℃澀闂佺ǹ锕ラ悧鐘茬暦濠靛鏅濋柍褜鍓熼垾锕傚锤濡も偓閻掑灚銇勯幒宥堝厡缂佺姴澧介埀顒€鍘滈崑鎾斥攽閻樿京绐旈柛瀣殔閳规垿顢欑涵鐑界反濠电偛鎷戠徊鍨i幇鏉跨闁瑰啿纾崰鎾诲箯閻樼粯鍤戦柤绋跨仛濮f劙姊婚崒姘偓鐑芥嚄閼哥數浠氭繝鐢靛仜椤曨參宕楀Ο渚殨妞ゆ劑鍊栫€氭氨鈧懓澹婇崰鏍р枔閵婏妇绡€闁汇垽娼ф牎缂佺偓婢樼粔鐟邦嚕閺屻儱绠甸柟鐑樼箘閸炵敻鏌i悩鐑橆仩閻忓繈鍔岄蹇涘Ψ瑜夐崑鎾舵喆閸曨剙纰嶅┑鈽嗗亝缁诲倿锝炶箛娑欐優闁革富鍘鹃敍婊冣攽閳藉棗鐏犻柟纰卞亰閿濈偛顓奸崶鈺冿紳婵炶揪缍侀ˉ鎾诲礉瀹ュ鐓欑紒瀣仢閺嗛亶鏌i敐鍥у幋妤犵偛顑夐弫鍐焵椤掑倻涓嶅┑鐘崇閸嬶綁鏌涢妷鎴濆暟妤犲洭鎮楃憴鍕碍缂佸鎸抽垾鏃堝礃椤斿槈褔鏌涢埄鍏狀亪妫勫鍥╃=濞达絽澹婇崕鎰版煕閵娿儱顣崇紒顔碱儏椤撳吋寰勭€n亖鍋撻柨瀣ㄤ簻闁瑰搫绉堕ˇ锔锯偓娈垮枛閻忔繈鍩為幋锕€鐓¢柛鈩冾殘娴狀垶姊洪崨濠庣劶闁告洦鍙庡ú鍛婁繆閵堝繒鍒伴柛鐕佸灦瀹曟劙宕归锝呭伎濠碘槅鍨抽崢褎绂嶆ィ鍐╁€垫慨妯煎亾鐎氾拷

核心提示:作者:eclipse 为性能而设计, 第二部分: 减少对象创建[/b]From java World.在设计 Java 类的时候避免性能上的冒险概要许多通常的 Java 性能问题都起源于在设计过程早期中的类设计的思想, 早在许多开发者开始考虑性能问题之前. 在这个系列中, Brian Goetz 讨论了通常的 Java
作者:eclipse
为性能而设计, 第二部分: 减少对象创建[/b]
From java World.
在设计 Java 类的时候避免性能上的冒险
概要
许多通常的 Java 性能问题都起源于在设计过程早期中的类设计的思想, 早在许多开发者
开始考虑性能问题之前. 在这个系列中, Brian Goetz 讨论了通常的 Java 性能上的冒险
以及怎么在设计时候避免它们. 在第二部分, 他讨论了减少临时对象创建的一些技术.
(1,700 字)
By Brian Goetz
翻译 by SuperMMX
阅读整个"为性能而设计"系列:
第一部分: 接口事宜
第二部分: 减少对象创建
第三部分: 远程接口 (March 23, 2001)
虽然许多程序员把性能治理一直推迟到开发过程的最后, 性能考虑应该从第一天起就和设
计周期结合在一起. 这个系列探索一些早期的设计思想能够极大影响应用程序性能的方法.
在这篇文章里, 我继续探索大量临时对象创建的问题, 并且提供一些避免它们的一些技术.
临时对象就是一些生命周期比较短的对象, 一般用于保存其他数据而再没有其他用途. 程
序员一般用临时变量向一个方法传递数据或者从一个方法返回数据. 第一部分探讨了临时
对象是怎样给一个程序的性能带来负面的冲击, 以及一些类接口的设计思想怎样提供了临
时对象的创建. 避免了那些接口的创建, 你就能极大地减少那些影响你的程序性能的临时
对象创建的需求,
只是对 String 说不吗?
当它要创建临时变量时, String 类是最大的罪人中的一个. 为了演示, 在第一部分我写了
一个正规表达式匹配的例子, 通过和一个类似的但是经过仔细设计的接口相比较, 演示了
看起来无害的接口是怎样引起大量对象的创建, 而慢上几倍. 这里是原来的和好一些的类
的接口:
BadRegEXPMatcher

public class BadRegExpMatcher {
public BadRegExpMatcher(String regExp);
/** Attempts to match the specified regular exPRession against the input
text, returning the matched text if possible or null if not */
public String match(String inputText);
}
BetterRegExpMatcher

class BetterRegExpMatcher {
public BetterRegExpMatcher(...);
/** Provide matchers for multiple formats of input -- String,
character array, and subset of character array. Return -1 if no
match was made; return offset of match start if a match was
made. */
public int match(String inputText);
public int match(char[] inputText);
public int match(char[] inputText, int offset, int length);
/** If a match was made, returns the length of the match; between
the offset and the length, the caller should be able to
reconstrUCt the match text from the offset and length */
public int getMatchLength();
/** Convenience routine to get the match string, in the event the
caller happens to wants a String */
public String getMatchText();
}
大量使用 BadREgExpMatcher 的程序比使用 BTterRegExpMatcher 的要慢好多. 首先,
调用者不得不创建一个 String 传入 match(), 接着 match() 又创建了一个 String 来
返回匹配的文本. 结果是每次调用都有两个对象创建, 看起来不多, 但是假如要经常调用
match(), 这些对象创建带给性能的代价就太打了. BadRegExpMatcher 的性能问题不是在
它的实现中, 而是它的接口; 象它定义的接口, 没有办法避免一些临时变量的创建.
BetterRegExpMatcher 的 match() 用原类型(整数和字符数组)代替了 String 对象; 不需
要创建中间对象来在调用者和 match() 之间传递信息.
既然在设计时候避免性能问题要比写完整个系统以后再修改要轻易一些, 你应该注重你的
类中控制对象创建的方法. 在 RegExpMatcher 的例子中, 它的方法要求和返回 String
对象, 就应该为潜在的性能冒险提个警告信号. 因为 String 类是不可变的, 除了最常用
以外, 所有的 String 参数在每次调用处理函数时都需要创建一个新的 String.
不可变性对于性能来说是否很坏?
因为 String 经常和大量的对象创建联系在一起, 一般来说归咎于它的不可变性. 许多
程序员认为不可变的对象与生俱来对性能没有好处. 但是, 事实多少会更复杂一些. 实
际上, 不可变性有时候提供了性能上的优势, 可变性的对象有时候导致性能问题. 不管可
变性对性能来说有帮助或者有害, 依靠于对象是怎么使用的.
程序经常处理和修改文本字符串 -- 和不可变性非常不匹配. 每次你想处理一个 String --
想查找和解析出前缀或者子串, 变小写或者大写, 或者把两个字符串合并 -- 你必须创建
一个新的 String 对象. (在合并的情况下, 编译器也会隐藏地创建一个 StringBuffer()
对象)
另一个方面, 一个不可变的对象的一个引用可以自由共享, 而不用担心被引用的对象要被
修改, 这个比可变对象提供性能优势, 就象下一节例子所说的.
可变的对象有它们自己的临时对象问题.
在 RegExpMatcher 的例子中, 你看见了 当一个方法返回一个 String 类型时, 它通常
需要新建一个 String 对象. BadRegExpMatcher 的一个问题就是 match() 返回一个对
象而不是一个原类型 -- 但是只因为一个方法返回一个对象, 不意味着必须有一个新对
象创建. 考虑一下 java.awt 中的几何类, 象 Point 和 Rectangle. 一个 Rectangle
只是四个整数(x, y, 宽度, 长度)的容器. AWT Component 类存储组件的位置, 通过
getBounds()作为一个Rectangle 返回

public class Component {
...
public Rectangle getBounds();
}
在上面的例子中, getBounds() 只是一个存储元 -- 它只使一些 Component 内部的一
些状态信息可用. getBounds() 需要创建它返回的 Rectangle 吗? 可能. 考虑一下下面
getBounds() 可能的实现.

public class Component {
...
protected Rectangle myBounds;
public Rectangle getBounds() { return myBounds; }
}
当一个调用者调用上面例子中的 getBounds(), 没有新对象创建 -- 因为组件已经知道它
在哪里 -- 所以 getBounds() 效率很高. 但是 Rectangle 的可变性又有了其他问题. 当
一个调用者运行一下程序会发生什么呢?

Rectangle r = component.getBounds();
...
r.height *= 2;
因为 Rectangle 是可变的, 它在 Component 不知道的情况下使 Component 移动. 对象
AWT 这样的 GUI 工具箱来说, 这是个灾难, 因为当一个组件移动以后, 屏幕需要重绘,
件监听器需要被通知, 等等. 所以上面的实现 Component.getBounds() 的代码看起来很
危险. 一个安全一点的实现就象下面这样:

public Rectangle getBounds() {
return new Rectangle(myBounds.x, myBounds.y,
myBounds.height, myBounds.width);
}
但是现在, 每一个 getBounds() 的调用都创建一个新对象, 就象 RegExpMatcher 一样.
实际上, 下面的代码片段创建了 4 个临时对象:

int x = component.getBounds().x;
int y = component.getBounds().y;
int h = component.getBounds().height;
int w = component.getBounds().width;
在 String 的情况中, 对象创建是必要的, 因为 String 是不可变的. 但在这个例子中,
对象的创建也是必要的, 因为 Rectangle 是可变的. 我们使用 String 避免了这个问题,
在我们的接口中没有使用对象. 虽然在 RegExpMatcher 的情况下很好, 这个方法不总是
可行的或者是希望的. 幸运的是, 你可以在实际类的时候可以使用一些技巧, 来免除太多
小对象的问题, 而不是完全避免小对象.
减少对象的技巧 1: 加上好的存取函数
在 Swing 工具箱的初始版本中, 对象小对象的临时创建, 象 Point, Rectangle 和 Dimension
极大地阻碍了性能. 把它们放在一个 Point 或者 Rectangle 中来一次返回多个值, 看起
来更有效, 实际上, 对象的创建比多个方法调用代价更高. 在 Swing 的最后发布之前, 通
过给 Component 和其他一些类加一些新的存取方法, 问题就简单地解决了, 就象下面这样:
[code]
public int getX() { return myBounds.x; }
public int getY() { return myBounds.y; }
public int getHeight() {
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