如何让你的Java代码性能"更高、更优雅、远离BUG"？
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前言
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。
01 如何让代码性能更高？
1.1.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<String, String> map = ...;
for (String key : map.keySet()) {
String value = map.get(key);
...
}
正例：
Map<String, String> map = ...;
for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
String key = entry.getKey();
String value = entry.getValue();
...
}
1.2.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)。
1.3.不要把集合对象传给自己
将集合作为参数传递给集合自己的方法要么是一个错误，要么是无意义的代码。
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()复制代码
1.4.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[]{1, 2, 3};
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for (int i : arr) {
list.add(i);
}
正例：
int[] arr = new int[]{1, 2, 3};
List<Integer> list = new ArrayList<>(arr.length);
for (int i : arr) {
list.add(i);
}
1.5.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
}
1.6.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
}
1.7.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);
}
02 如何让代码更优雅？
2.1.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 = l; long max = Math.max(L, 5);复制代码
正例：
long value = L; long max = Math.max(L, L);复制代码
2.2.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) {
...
}
2.3.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");
};
2.4.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) {
...
}
}
2.5.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;
}
}
2.6.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;
}
2.7.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;
}
2.8.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);复制代码
正例：
return x; return x + 2; int x = y * 3 + 1; int m = n * 4 + 2;复制代码
2.9.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;
}
}
2.10.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();
}
}
2.11.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;
2.12.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();
}
2.13.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);
2.14.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
}
03 如何让代码远离 bug
3.1.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
3.2.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) {
...
}
}
3.3.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);
}
3.4.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;
}
}
3.5.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".split("|"); // 结果为["a", "|", "a", "b", "|", "a", "b", "c"]
04 总结
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。
【责任编辑：庞桂玉 TEL：（010）68476606】
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