Java学习系列(二十六)Java代码优化讲解
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在开篇之前，先补充一下《Java学习系列》里面的instanceof关键字的使用及其陷阱。简要说明：instanceof是一个简单的二元操作符，它是用来判断一个对象是否为一个类的实例。只要instanceof左右操作数有继承或实现的关系，程序都是可以编译通过的。下面通过一个简单实例来说明一下instanceof关键字的使用及其陷阱：
class A<T> {
public boolean isDateInstance(T t) {
return t instanceof Date;
}
}
public class InstanceofTest {
public static void main(String[] args) {
// true。一个String对象是Object实例(java中Object是所有类的父类)
System.out.println("zhangsan" instanceof Object);
// false。Object是父类，它的对象明显不是String类的实例
System.out.println(new Object() instanceof String);
// true。一个String对象是String的实例
System.out.println(new String() instanceof String);
// 编译不能通过。'a' 为一个char类型，即基本类型
System.out.println('a' instanceof Character);
// false。只要左操作数为null(本质是无类型)，那么结果就直接返回false
System.out.println(null instanceof String);
// false。即使将null强转也还是个null
System.out.println((String) null instanceof String);
// 编译不能通过。因为Date和String并没有继承或实现关系
System.out.println(new Date() instanceof String);
// false。在编译成字节码时，T已经是Object类型了，由于传递了一个"lisi"实参字符串，所以T实际是String类型了。
System.out.println(new A().isDateInstance("lisi"));
List<String> list = new ArrayList<String>();
// 编译不能通过。instanceof不允许存在泛型参数。
System.out.println(list instanceof List<String>);
}
}
【注意】instanceof只能用于对象的判断，不能用于基本类型的判断。
下面开始正式进入主题，先从一个自增的陷阱开始吧。
1）自增的陷阱
int num = 0;
for (int i = 0; i < 100; i++) {
num = num++;
}
System.out.println("num = " + num);
打印结果是什么呢？答案是0，为什么呢？先看看执行步骤吧，程序第一次循环时的详细步骤如下：JVM把num值（0）拷贝到临时变量区，然后num值加1，这是num的值为1，接着返回临时变量区的值，注意这个值是1没修改过，最后将返回值赋给num，此时num的值被重置为了0。简单说来就是int temp = num; num += 1; return temp;这3步。所以打印结果还是0，num始终保持着原来的状态。
优化：将num=num++; 修改为num++即可。
2）常量竟成变量？
大家想想，常量有可能成为变量吗？答案是有可能，只不过这种做法是不被认同的。
public static final int RAND_CONST = new Random().nextInt();
public static void main(String[] args) {
// 通过打印几次，可以看到结果变了，也就是说常量在定义的时候就没有保证它的值运行期保持不变
System.out.println("常量变了吗？" + RAND_CONST);
}
优化建议：务必常量的值在运行期保持不变，所以可以让RAND_CONST在定义时直接赋值写死。
3）“l” 你能看出这个字母是i的大写、数字1还是字母l的小写？
public static long l = 11;
优化：字母后缀l尽量大写L
4）三目运算符的类型不一致？
int i = 70; System.out.println(i < 100 ? 80 : 90.0);
打印结果出人意料，结果竟然为80.0，这是为什么呢？i<100确实为true，但由于最后一个操作数为90.0，是一个浮点数，这时编译器会将第二个操作数80转为80.0浮点数，统一结果类型，所以打印结果为80.0。
优化：90.0改为90
5)不要重载含有变长参数的方法
简要说明：变长参数必须是方法的最后一个参数，且一个方法不能定义多个变长参数。
public class Test01 {
public static void fruitPrice(int price, int discount) {
float realPrice = price * discount / 100.0F;
System.out.println("非变长参数得出的结果：realPrice = " + realPrice);
}
public static void fruitPrice(int price, int... discounts) {
float realPrice = price;
for (int discount : discounts) {
realPrice = price * discount / 100.0F;
}
System.out.println("变长参数得出的结果：realPrice = " + realPrice);
}
public static void main(String[] args) {
fruitPrice(48888, 85);
}
}
打印结果是什么呢？答案是：非变长参数得出的结果：realPrice = 41554.8，也就是程序执行的是第一个方法，而没有执行变长参数方法，这是为什么呢？因为Java在编译时，首先会根据实参的数量和类型（这里是2个都是int类型的实参，注意没有转成int数组）来进行处理，也就是找到fruitPrice(int price, int discount)方法，而且确认它符合方法签名条件，由于编译器也爱“偷懒”，所以程序会执行第一个方法。再看一个：
public class Test02 {
public void method1(String str, Integer... integers) {
System.out.println("变长参数类型为Integer的方法被调用...");
}
public void method1(String str, String... strs) {
System.out.println("变长参数类型为String的方法被调用...");
}
public static void main(String[] args) {
Test02 t = new Test02();
// 编译不通过。虽然两个方法都符合要求，但编译器并不知道调用哪一个，于是就报错了。
t.method1("test02");
// 编译不通过。因为[直接量null是没有类型的]，理由同上。
t.method1("test02", null);
}
}
对于t.method("test02",null);如果我们提前声明String[] strs = null或者Integer[] ints = null;也就是让编译器知道这个null是String或者Integer类型的，那么就可以通过编译了。
6）慎用静态导入
这点比较容易理解，因为静态导入的作用是将某个类的类成员(静态变量、静态方法)引入到本类中，而如果此时刚好本类中也有同名的类成员，那么这样便可能产生混淆，后面维护起来也比较麻烦。
优化：类型.类成员
7） 不要让类型默默转换
public class Test03 {
// 光速为30万公公里
public static final int LIGHT_SPEED = 30 * 10000 * 1000;
public static void main(String[] args) {
long distance = 8 * 60 * LIGHT_SPEED;
// 打印结果(为负数)：地球与太阳的距离为：-2028888064
System.out.println("地球与太阳的距离为：" + distance);
}
}
为什么是负数呢？这是因为Java是先运算再进行类型转换的。distance的3个运算参数都是int类型，三者结果相等虽然也是int类型，但已经超过了int取值的最大范围，所以为负数，这样再转为long型，结果仍是负数。解决方案：long distance = 1L * 8 * 60 * LIGHT_SPEED;1L是个长整型，右边等式类型自动升级，计算出来的结果也是长整型。
优化：基本类型转换时，最好使用主动声明的方式参与运算。
8）包装类性值为null?
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
// 自动装箱(基本类型转为包装类型)。装箱过程是调用valueOf方法实现的。
list.add(1);
list.add(2);
list.add(null);
// 自动拆箱(包装类型转为基本类型)。拆箱过程默认调用包装对象的intValue方法实现的。
int count = 0;
for (int item : list) {
count += item;
}
System.out.println("count = " + count);
}
运行结果报异常java.lang.NullPointerException。原因很简单：拆箱过程默认调用包装对象的intValue方法实现的，由于包装类是null值，所以就报空指针异常了。解决方案：
for (Integer item : list) {
count += (item == null) ? 0 : item;
}
优化：包装类型参与运算时，要做null校验。
9）让工具类不可实例化
工具类的方法和属性都是静态的，不需要生成实例即可访问，而且其类成员在内存中只有一份拷贝，jdk也做了很好的处理。由于不希望被初始化，于是就设置其构造函数为私有（private）访问权限。
public class UtilClass {
// 构造器私有化
private UtilClass() {
}
}
但这样有个问题，就是在工具类里面可能方法很多，无意间new了一个新的对象，一时间也没有发现。这样就没有达到真正不需要生成实例的目的。
优化：使用工具类时，要保证所有的访问都是通过类名进行的。
public class UtilClass {
// 构造器私有化
private UtilClass() {
throw new Error("please don't instantial this util class...");
}
}
10）不要在循环条件中带有计算
如果在循环(for、while等)条件中计算，则每次循环都得计算一遍，这样就会降低，例如：
while (n < count * 2) {
//...
}
优化：将while里面的运算提取即可
int total = count * 2;
while (n < total) {
//...
}
11）不要主动进行垃圾回收
尽量不要调用System.gc();来主动对垃圾进行回收。因为System.gc它会停止所有响应，才能检查内存中是否有可回收的对象。把所有对象都检查一遍，然后处理掉那些垃圾对象。这对一个应用系统来说风险极大，如果是一个web项目，调用System.gc它会让所有的请求都暂停，等待垃圾回收器执行完毕(可能会严重影响正常业务运行)，如果web项目里面对象很多，那么System.gc执行的时间会非常耗时，所以最好不要主动进行垃圾回收。
12）静态变量一定要先声明后赋值（或使用）
public class Test01 {
static {
num = 20;
}
public static int num = 2;
public static void main(String[] args) {
System.out.println(num);
}
}
大家想想，结果是多少呢？打印结果是：2。为什么呢？这是因为静态变量(类变量)是类加载时被分配到数据区，它在内存中只有一份拷贝，详细说来就是：静态变量是在类初始化时首先被加载的，而JVM会去查找类中所有的静态声明，然后分配地址空间(此时还没有赋值)，之后JVM会根据类中静态赋值（包括静态类赋值和静态代码块赋值）的先后顺序来执行。
优化：静态变量先声明后使用。
补充1——字符串常量池
大家都知道，Java中的对象是保存在堆内存中的，但是字符串(常量)池非常特殊，它在编译期就已经决定了其存在JVM的常量池中，垃圾回收器是不会对它进行回收的。它的创建机制是这样的：创建一个字符串时，首先检查池中是否有字符序列相等的字符串，如果有则不再创建，直接返回池中该对象的引用；若没有则创建之，然后放入池中并返回创建对象的引用。下面看一个实例：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "java代码优化";
String str2 = "java代码优化";
String str3 = new String("java代码优化");
String str4 = str3.intern();
System.out.println(str1 == str2);
System.out.println(str1 == str3);
System.out.println(str1 == str4);
}
}
结果是什么呢？答案是true、false、true。解析：创建第一个字符串"java代码优化"时，首先检查字符串池中是否有该对象，发现没有，于是就创建第一个"java代码优化"这个字符串并放入池中，待再创建str2字符串时，由于池中已经有了该字符串，于是就直接返回了该对象的引用，此时str1与str2指向的是同一个地址，所有str1==str2返回true。而new String("java代码优化")声明的是一个String对象，是不检查字符串池，也不会把对象放入池中，那当然返回false了。而使用intern方法为什么会返回true呢？因为intern会检查当前对象在池中是否有字符序列相等的引用对象，如果有则返回true，如果没有则返回false。
优化建议：若没有特殊要求，推荐使用String直接量赋值
补充2——String、StringBuffer（线程安全）、StringBuilder(线程不安全)的使用场景
①String的使用场景：在字符串不经常变化的场景中使用String类，例如常量的声明、少量的变量运算等。
②StringBuffer的使用场景：在频繁进行字符串运算（如：字符串拼接、替换、删除等），并且运行在多线程环境中，则可以考虑使用StringBuffer，例如：XML解析、HTTP参数解析和封装等。
③StringBuilder的使用场景：在频繁进行字符串运算（如：字符串拼接、替换、删除等），并且运行在单线程环境中，则可以考虑使用StringBuilder，例如：SQL语句的封装、JSON封装等。
参考文献：《编写高质量代码》
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