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阿里资深工程师教你如何优化 Java 代码!

发布百知教育 来源:IT培训 2019-09-29

明代王阳明先生在《传习录》谈为学之道时说:

私欲日生,如地上尘,一日不扫,便又有一层。着实用功,便见道无终穷,愈探愈深,必使精白无一毫不彻方可。

代码中的"坏味道",如"私欲"如"灰尘",每天都在增加,一日不去清除,便会越累越多。如果用功去清除这些"坏味道",不仅能提高自己的编码水平,也能使代码变得"精白无一毫不彻"。这里,整理了日常工作中的一些"坏味道",及清理方法,供大家参考。

让代码性能更高

需要 Map 的主键和取值时,应该迭代 entrySet()
当循环中只需要 Map 的主键时,迭代 keySet() 是正确的。但是,当需要主键和取值时,迭代 entrySet() 才是更高效的做法,比先迭代 keySet() 后再去 get 取值性能更佳。
反例:

Map<StringString> map = ...;
for (String key : map.keySet()) {
    String value = map.get(key);
    ...
}

正例:

Map<StringString> map = ...;
for (Map.Entry<StringString> entry : map.entrySet()) {
    String key = entry.getKey();
    String value = entry.getValue();
    ...
}

应该使用Collection.isEmpty()检测空
使用 Collection.size() 来检测空逻辑上没有问题,但是使用 Collection.isEmpty()使得代码更易读,并且可以获得更好的性能。任何 Collection.isEmpty() 实现的时间复杂度都是 O(1) ,但是某些 Collection.size() 实现的时间复杂度可能是 O(n) 。
反例:

if (collection.size() == 0) {
    ...
}

正例:

if (collection.isEmpty()) {
    ...
}

如果需要还需要检测 null ,可采用CollectionUtils.isEmpty(collection)和CollectionUtils.isNotEmpty(collection)。
不要把集合对象传给自己
此外,由于某些方法要求参数在执行期间保持不变,因此将集合传递给自身可能会导致异常行为。
反例:

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");
if (list.containsAll(list)) { // 无意义,总是返回true
    ...
}
list.removeAll(list); // 性能差, 直接使用clear()

集合初始化尽量指定大小
Java 的集合类用起来十分方便,但是看源码可知,集合也是有大小限制的。每次扩容的时间复杂度很有可能是 O(n) ,所以尽量指定可预知的集合大小,能减少集合的扩容次数。
反例:

int[] arr = new int[]{123};
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for (int i : arr) {
    list.add(i);
}

正例:

int[] arr = new int[]{123};
List<Integer> list = new ArrayList<>(arr.length);
for (int i : arr) {
    list.add(i);
}

字符串拼接使用 StringBuilder 
一般的字符串拼接在编译期 Java 会进行优化,但是在循环中字符串拼接, Java 编译期无法做到优化,所以需要使用 StringBuilder 进行替换。
反例:

String s = "";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    s += i;
}

正例:

String a = "a";
String b = "b";
String c = "c";
String s = a + b + c; // 没问题,java编译器会进行优化
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    sb.append(i);  // 循环中,java编译器无法进行优化,所以要手动使用StringBuilder
}

List 的随机访问
大家都知道数组和链表的区别:数组的随机访问效率更高。当调用方法获取到 List 后,如果想随机访问其中的数据,并不知道该数组内部实现是链表还是数组,怎么办呢?可以判断它是否实现* RandomAccess *接口。
正例:

// 调用别人的服务获取到list
List<Integer> list = otherService.getList();
if (list instanceof RandomAccess) {
    // 内部数组实现,可以随机访问
    System.out.println(list.get(list.size() - 1));
else {
    // 内部可能是链表实现,随机访问效率低
}

频繁调用 Collection.contains 方法请使用 Set

在 Java 集合类库中,List 的 contains 方法普遍时间复杂度是 O(n) ,如果在代码中需要频繁调用 contains 方法查找数据,可以先将 list 转换成 HashSet 实现,将 O(n) 的时间复杂度降为 O(1) 。
反例:

ArrayList<Integer> list = otherService.getList();
for (int i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) {
    // 时间复杂度O(n)
    list.contains(i);
}

正例:

ArrayList<Integer> list = otherService.getList();
Set<Integer> set = new HashSet(list);
for (int i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++) {
    // 时间复杂度O(1)
    set.contains(i);
}



让代码更优雅


长整型常量后添加大写 L

在使用长整型常量值时,后面需要添加 L ,必须是大写的 L ,不能是小写的 l ,小写 l 容易跟数字 1 混淆而造成误解。
反例:

long value = 1l;
long max = Math.max(1L, 5);

正例:

long value = 1L;
long max = Math.max(1L, 5L);

不要使用魔法值
当你编写一段代码时,使用魔法值可能看起来很明确,但在调试时它们却不显得那么明确了。这就是为什么需要把魔法值定义为可读取常量的原因。但是,-1、0 和 1不被视为魔法值。
反例:

for (int i = 0; i < 100; i++){
    ...
}
if (a == 100) {
    ...
}

正例:

private static final int MAX_COUNT = 100;
for (int i = 0; i < MAX_COUNT; i++){
    ...
}
if (count == MAX_COUNT) {
    ...
}

不要使用集合实现来赋值静态成员变量
对于集合类型的静态成员变量,不要使用集合实现来赋值,应该使用静态代码块赋值。
反例:

private static Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>() {
    {
        put("a"1);
        put("b"2);
    }
};

private static List<String> list = new ArrayList<String>() {
    {
        add("a");
        add("b");
    }
};

正例:

private static Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
static {
    map.put("a"1);
    map.put("b"2);
};

private static List<String> list = new ArrayList<>();
static {
    list.add("a");
    list.add("b");
};

建议使用 try-with-resources 语句
Java 7 中引入了 try-with-resources 语句,该语句能保证将相关资源关闭,优于原来的 try-catch-finally 语句,并且使程序代码更安全更简洁。
反例:

private void handle(String fileName{
    BufferedReader reader = null;
    try {
        String line;
        reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName));
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            ...
        }
    } catch (Exception e) {
        ...
    } finally {
        if (reader != null) {
            try {
                reader.close();
            } catch (IOException e) {
                ...
            }
        }
    }
}

正例:

private void handle(String fileName{
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName))) {
        String line;
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            ...
        }
    } catch (Exception e) {
        ...
    }
}

删除未使用的私有方法和字段
删除未使用的私有方法和字段,使代码更简洁更易维护。若有需要再使用,可以从历史提交中找回。
反例:

public class DoubleDemo1 {
    private int unusedField = 100;
    private void unusedMethod() {
        ...
    }
    public int sum(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

正例:

public class DoubleDemo1 {
    public int sum(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

删除未使用的局部变量
删除未使用的局部变量,使代码更简洁更易维护。
反例:

public int sum(int a, int b) {
    int c = 100;
    return a + b;
}

正例:

public int sum(int a, int b) {
    return a + b;
}

删除未使用的方法参数

未使用的方法参数具有误导性,删除未使用的方法参数,使代码更简洁更易维护。但是,由于重写方法是基于父类或接口的方法定义,即便有未使用的方法参数,也是不能删除的。

反例:

public int sum(int a, int b, int c) {
    return a + b;
}

正例:

public int sum(int a, int b) {
    return a + b;
}

删除表达式的多余括号
对应表达式中的多余括号,有人认为有助于代码阅读,也有人认为完全没有必要。对于一个熟悉 Java 语法的人来说,表达式中的多余括号反而会让代码显得更繁琐。
反例:

return (x);
return (x + 2);
int x = (y * 3) + 1;
int m = (n * 4 + 2);

正例:

return x;
return x + 2;
int x = y * 3 + 1;
int m = n * 4 + 2;

工具类应该屏蔽构造函数
工具类是一堆静态字段和函数的集合,不应该被实例化。但是,Java 为每个没有明确定义构造函数的类添加了一个隐式公有构造函数。所以,为了避免 java "小白"使用有误,应该显式定义私有构造函数来屏蔽这个隐式公有构造函数。
反例:

public class MathUtils {
    public static final double PI = 3.1415926D;
    public static int sum(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

正例:

public class MathUtils {
    public static final double PI = 3.1415926D;
    private MathUtils() {}
    public static int sum(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

删除多余的异常捕获并抛出
用 catch 语句捕获异常后,什么也不进行处理,就让异常重新抛出,这跟不捕获异常的效果一样,可以删除这块代码或添加别的处理。
反例:

private static String readFile(String fileName) throws IOException {
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName))) {
        String line;
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            builder.append(line);
        }
        return builder.toString();
    } catch (Exception e) {
        throw e;
    }
}

正例:

private static String readFile(String fileName) throws IOException {
    try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(fileName))) {
        String line;
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        while ((line = reader.readLine()) != null) {
            builder.append(line);
        }
        return builder.toString();
    }
}

公有静态常量应该通过类访问
虽然通过类的实例访问公有静态常量是允许的,但是容易让人它误认为每个类的实例都有一个公有静态常量。所以,公有静态常量应该直接通过类访问。
反例:

public class User {
    public static final String CONST_NAME = "name";
    ...
}

User user = new User();
String nameKey = user.CONST_NAME;

正例:

public class User {
    public static final String CONST_NAME = "name";
    ...
}

String nameKey = User.CONST_NAME;

不要用NullPointerException判断空
空指针异常应该用代码规避(比如检测不为空),而不是用捕获异常的方式处理。
反例:

public String getUserName(User user) {
    try {
        return user.getName();
    } catch (NullPointerException e) {
        return null;
    }
}

正例:

public String getUserName(User user) {
    if (Objects.isNull(user)) {
        return null;
    }
    return user.getName();
}

使用String.valueOf(value)代替""+value

当要把其它对象或类型转化为字符串时,使用 String.valueOf(value) 比""+value 的效率更高。

反例:

int i = 1;
String s = "" + i;

正例:

int i = 1;
String s = String.valueOf(i);

过时代码添加 @Deprecated 注解
当一段代码过时,但为了兼容又无法直接删除,不希望以后有人再使用它时,可以添加 @Deprecated 注解进行标记。在文档注释中添加 @deprecated 来进行解释,并提供可替代方案

正例:

/**
 * 保存
 *
 * @deprecated 此方法效率较低,请使用{@link newSave()}方法替换它
 */

@Deprecated
public void save(){
    // do something
}



让代码远离 Bug


禁止使用构造方法 BigDecimal(double)

BigDecimal(double) 存在精度损失风险,在精确计算或值比较的场景中可能会导致业务逻辑异常。
反例:

BigDecimal value = new BigDecimal(0.1D); // 0.100000000000000005551115...

正例:

BigDecimal value = BigDecimal.valueOf(0.1D);; // 0.1

返回空数组和空集合而不是 null
返回 null ,需要调用方强制检测 null ,否则就会抛出空指针异常。返回空数组或空集合,有效地避免了调用方因为未检测 null 而抛出空指针异常,还可以删除调用方检测 null 的语句使代码更简洁。
反例:

public static Result[] getResults() {
    return null;
}

public static List<Result> getResultList() {
    return null;
}

public static Map<String, Result> getResultMap() {
    return null;
}

public static void main(String[] args) {
    Result[] results = getResults();
    if (results != null) {
        for (Result result : results) {
            ...
        }
    }

    List<Result> resultList = getResultList();
    if (resultList != null) {
        for (Result result : resultList) {
            ...
        }
    }

    Map<String, Result> resultMap = getResultMap();
    if (resultMap != null) {
        for (Map.Entry<String, Result> resultEntry : resultMap) {
            ...
        }
    }
}

正例:

public static Result[] getResults() {
    return new Result[0];
}

public static List<Result> getResultList() {
    return Collections.emptyList();
}

public static Map<String, Result> getResultMap() {
    return Collections.emptyMap();
}

public static void main(String[] args) {
    Result[] results = getResults();
    for (Result result : results) {
        ...
    }

    List<Result> resultList = getResultList();
    for (Result result : resultList) {
        ...
    }

    Map<String, Result> resultMap = getResultMap();
    for (Map.Entry<String, Result> resultEntry : resultMap) {
        ...
    }
}

优先使用常量或确定值来调用 equals 方法
对象的 equals 方法容易抛空指针异常,应使用常量或确定有值的对象来调用 equals 方法。当然,使用 java.util.Objects.equals() 方法是最佳实践。
反例:

public void isFinished(OrderStatus status{
    return status.equals(OrderStatus.FINISHED); // 可能抛空指针异常
}

正例:

public void isFinished(OrderStatus status{
    return OrderStatus.FINISHED.equals(status);
}

public void isFinished(OrderStatus status{
    return Objects.equals(status, OrderStatus.FINISHED);
}

枚举的属性字段必须是私有不可变
枚举通常被当做常量使用,如果枚举中存在公共属性字段或设置字段方法,那么这些枚举常量的属性很容易被修改。理想情况下,枚举中的属性字段是私有的,并在私有构造函数中赋值,没有对应的 Setter 方法,最好加上 final 修饰符。
反例:
public enum UserStatus {
    DISABLED(0"禁用"),
    ENABLED(1"启用");

    public int value;
    private String description;

    private UserStatus(int value, String description{
        this.value = value;
        this.description = description;
    }

    public String getDescription({
        return description;
    }

    public void setDescription(String description{
        this.description = description;
    }
}

正例:
public enum UserStatus {
    DISABLED(0"禁用"),
    ENABLED(1"启用");

    private final int value;
    private final String description;

    private UserStatus(int value, String description{
        this.value = value;
        this.description = description;
    }

    public int getValue({
        return value;
    }

    public String getDescription({
        return description;
    }
}

小心String.split(String regex)
字符串 String 的 split 方法,传入的分隔字符串是正则表达式!部分关键字(比如.[]()\| 等)需要转义
反例:

"a.ab.abc".split("."); // 结果为[]
"a|ab|abc".split("|"); // 结果为["a""|""a""b""|""a""b""c"]

正例:

"a.ab.abc".split("\\."); // 结果为["a""ab""abc"]
"a|ab|abc".split("\\|"); // 结果为["a""ab""abc"]

这篇文章,可以说是从事 Java 开发的经验总结,分享出来以供大家参考。希望能帮大家避免踩坑,让代码更加高效优雅。

作者简介:王超,花名麟超,阿里巴巴高级地图技术工程师,一直从事Java研发相关工作。Github id: starcwang
声明:本文系作者投稿,版权归作者所有。


IT学校:http://www.baizhiedu.com/

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