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Java学习资料 一、引言
Java 作为一门广泛应用于企业级开发、移动应用、大数据等多个领域的编程语言#xff0c;其性能和特性一直是开发者关注的重点。随着软件系统的规模和复杂度不断增加#xff0c;对 Java 程序性能的要求也越来越高。同时其性能和特性一直是开发者关注的重点。随着软件系统的规模和复杂度不断增加对 Java 程序性能的要求也越来越高。同时Java 语言也在不断发展每个版本都引入了许多新特性这些新特性不仅提高了开发效率还改善了代码的可读性和可维护性。本文将分别介绍 Java 性能优化的方法和 Java 语言的一些新特性。
二、Java 性能优化
2.1 代码层面优化
2.1.1 避免创建过多的对象
在 Java 中对象的创建和销毁会带来一定的开销。频繁创建对象会导致垃圾回收器频繁工作从而影响程序的性能。例如在循环中尽量避免创建新的对象可以将对象的创建移到循环外部。
// 优化前
for (int i 0; i 1000; i) {StringBuilder sb new StringBuilder();sb.append(Number: ).append(i);System.out.println(sb.toString());
}// 优化后
StringBuilder sb new StringBuilder();
for (int i 0; i 1000; i) {sb.setLength(0);sb.append(Number: ).append(i);System.out.println(sb.toString());
}2.1.2 使用高效的数据结构
选择合适的数据结构可以显著提高程序的性能。例如当需要频繁进行随机访问时使用 ArrayList 比 LinkedList 更高效而当需要频繁进行插入和删除操作时LinkedList 则更合适。
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;public class DataStructureExample {public static void main(String[] args) {// 随机访问测试ListInteger arrayList new ArrayList();for (int i 0; i 100000; i) {arrayList.add(i);}long startTime System.currentTimeMillis();for (int i 0; i 100000; i) {arrayList.get(i);}long endTime System.currentTimeMillis();System.out.println(ArrayList 随机访问时间: (endTime - startTime) ms);// 插入操作测试ListInteger linkedList new LinkedList();startTime System.currentTimeMillis();for (int i 0; i 100000; i) {linkedList.add(0, i);}endTime System.currentTimeMillis();System.out.println(LinkedList 插入操作时间: (endTime - startTime) ms);}
}2.1.3 减少同步块的范围
同步块会影响程序的并发性能因为同一时间只有一个线程可以进入同步块。因此应尽量减少同步块的范围只对必要的代码进行同步。
// 优化前
public synchronized void process() {// 一些不需要同步的操作doSomething();// 需要同步的操作synchronizedOperation();
}// 优化后
public void process() {// 一些不需要同步的操作doSomething();synchronized (this) {// 需要同步的操作synchronizedOperation();}
}2.2 JVM 层面优化
2.2.1 合理配置堆内存
JVM 的堆内存大小对程序的性能有很大影响。如果堆内存过小会导致频繁的垃圾回收如果堆内存过大会增加垃圾回收的时间。可以通过 -Xms 和 -Xmx 参数来设置堆内存的初始大小和最大大小。
java -Xms512m -Xmx1024m YourMainClass2.2.2 选择合适的垃圾回收器
不同的垃圾回收器适用于不同的应用场景。例如CMSConcurrent Mark Sweep垃圾回收器适用于对响应时间要求较高的应用而 G1Garbage - First垃圾回收器则适用于大内存、多处理器的系统。可以通过 -XX:UseConcMarkSweepGC 或 -XX:UseG1GC 等参数来选择垃圾回收器。
java -XX:UseG1GC YourMainClass2.3 数据库层面优化
2.3.1 优化 SQL 语句
编写高效的 SQL 语句可以减少数据库的查询时间。例如避免使用 SELECT *尽量只查询需要的字段使用索引来加快查询速度合理使用 JOIN 语句等。
2.3.2 数据库连接池
使用数据库连接池可以减少数据库连接的创建和销毁开销。常见的数据库连接池有 DBCP、C3P0、HikariCP 等。以下是使用 HikariCP 的示例
import com.zaxxer.hikari.HikariConfig;
import com.zaxxer.hikari.HikariDataSource;import java.sql.Connection;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.Statement;public class HikariCPExample {public static void main(String[] args) throws Exception {HikariConfig config new HikariConfig();config.setJdbcUrl(jdbc:mysql://localhost:3306/test);config.setUsername(root);config.setPassword(password);HikariDataSource dataSource new HikariDataSource(config);try (Connection connection dataSource.getConnection();Statement statement connection.createStatement();ResultSet resultSet statement.executeQuery(SELECT * FROM users)) {while (resultSet.next()) {System.out.println(resultSet.getString(username));}}}
}三、Java 新特性
3.1 Java 8 新特性
3.1.1 Lambda 表达式
Lambda 表达式是 Java 8 引入的一个重要特性它允许将函数作为参数传递给方法使代码更加简洁。
import java.util.Arrays;
import java.util.List;public class LambdaExample {public static void main(String[] args) {ListString names Arrays.asList(Alice, Bob, Charlie);names.forEach(name - System.out.println(name));}
}3.1.2 Stream API
Stream API 提供了一种更高效、更简洁的方式来处理集合数据。可以进行过滤、映射、排序等操作。
import java.util.Arrays;
import java.util.List;public class StreamExample {public static void main(String[] args) {ListInteger numbers Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);int sum numbers.stream().filter(n - n % 2 0).mapToInt(Integer::intValue).sum();System.out.println(偶数的和: sum);}
}3.1.3 接口默认方法和静态方法
Java 8 允许在接口中定义默认方法和静态方法增强了接口的功能。
interface MyInterface {default void defaultMethod() {System.out.println(这是一个默认方法);}static void staticMethod() {System.out.println(这是一个静态方法);}
}class MyClass implements MyInterface {public static void main(String[] args) {MyClass myClass new MyClass();myClass.defaultMethod();MyInterface.staticMethod();}
}3.2 Java 11 新特性
3.2.1 局部变量类型推断
使用 var 关键字可以进行局部变量类型推断减少代码的冗余。
var list List.of(apple, banana, cherry);
for (var fruit : list) {System.out.println(fruit);
}3.2.2 简化的 HTTP 客户端
Java 11 引入了一个全新的 HTTP 客户端 API用于处理 HTTP 请求和响应使用起来更加简单。
import java.io.IOException;
import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;public class HttpClientExample {public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {HttpClient client HttpClient.newHttpClient();HttpRequest request HttpRequest.newBuilder().uri(URI.create(https://www.example.com)).build();HttpResponseString response client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());System.out.println(response.body());}
}3.3 Java 17 新特性
3.3.1 密封类和接口
密封类和接口允许开发者精确控制哪些类可以继承或实现它们增强了代码的安全性和可维护性。
sealed class Shape permits Circle, Rectangle {// 形状类的通用方法
}final class Circle extends Shape {// 圆形类的特定方法
}final class Rectangle extends Shape {// 矩形类的特定方法
}3.3.2 模式匹配 for instanceof
模式匹配 for instanceof 简化了对象类型检查和类型转换的代码。
Object obj Hello;
if (obj instanceof String str) {System.out.println(str.length());
}四、总结
Java 性能优化是一个综合性的工作需要从代码层面、JVM 层面和数据库层面等多个方面进行考虑。合理的优化可以显著提高 Java 程序的性能使其能够更好地应对高并发、大数据量等复杂场景。同时Java 语言的不断发展带来了许多新特性这些新特性为开发者提供了更高效、更简洁的编程方式有助于提高开发效率和代码质量。开发者应该及时了解和掌握这些新特性并将其应用到实际项目中。
