常用的程序設計優化技巧：

1、字符串優化處理

（1）String 類的特點：不變性、針對常量池的優化（ String.intern() 方法的意義）

（2）subString 方法的內存泄漏 :

（3）字符串分割和查找不要使用 split 函數，效率低，而是使用 StringTokenizer 或者 indexOf結合 subString() 函數完成分割。

（4）用 charAt （）方法代替 startWith （）方法。

（5）對于靜態字符串或者變量字符串的連接操作， Java 在編譯的時候會進行徹底的優化，將多個連接操作的字符串在編譯時合成一個單獨的字符串，而不是生成大量的 String 實例。只生成一個對象。

（6）在無需考慮線程安全情況下盡量使用 StringBuilder 。

（7）StringBuffer 和 StringBuilder 初始化的時候都可以設置一個初始值，默認是 16B 。如果字符串的長度大于 16B 的時候，則需要進行擴容。擴容策略是將原有的容量大小翻倍，以新的容量申請內存空間，建立 char 數組，然后將數組中的內容復制到這個新的數組中，使用 Arrays.copyOf() 函數。因此，如果能預先評估 StringBuilder 的大小，則可以節省這些復制操作，從而提高系統的性能。

2、List 接口

（ 1 ） ArrayList 和 Vector 的區別：它們幾乎使用了相同的算法，它們的唯一區別是對多線程的支持。 ArrayList 是不安全的，而 Vector 是線程安全的。

（ 2 ） LinkedList 和 ArrayList 的區別：

|---1 、 linkedList 采用鏈表實現，適合于數據刪除和插入非常頻繁的情況，不適合隨機訪問。

|---2 、 ArrayList 采用數組實現，適用于隨機查找和順序讀的情況，不適合刪除和插 入數據非常頻繁的場景。

（3）基于數組的 List 都會有一個容量參數。當 ArrayList 所存儲的元素容量超過其已有大小的時候就會進行擴容，數組的擴容會導致整個數組進行一次內存復制。因此合理的數組大小會減小數組擴容的次數從而提高系統性能。

（4）遍歷列表的時候盡量使用迭代器，速度快。

2、Map 接口：

（1）HashMap 的實現原理：簡單的說， HashMap 就是將 key 做 hash 算法，然后將 hash 值映射到內存地址，直接取得 key 所對應的數據。在 HashMap 中，底層數據結構使用的是數組，所謂的內存地址指的是數組的下標索引。

（2）容量參數與擴容：默認情況下， hashmap 的初始容量為 16 ，負載因子為 0.75 ，也就是說當 hashmap 的實際容量達到了初始容量 * 負載因子（ hashmap 內部維護的一個 threshold 值）的時候， hashmap 就會進行擴容。在擴容時，會遍歷整個 hashmap ，因此應該設置合理的初始大小和負載因子，可以減小 hashmap 擴容的次數。

（3）LinkedHashMap-- 有序的 HashMap ： HashMap 的最大缺點是其無序性，被存入到 Hashmap 中的元素，在遍歷 HashMap 的時候，其輸出不一定按照輸入的順序，而是 HashMap 會根據 hash 算法設定一個查找高效的順序。如果希望保存輸入順序，則需要使用 LinkedHashMap 。LinkedHashmap 在內部又增加了一個鏈表，用于保存元素的順序。

（4）LinkedList 可以提供兩種類型的順序：一個是元素插入時候的順序，一個是最近訪問的順序。注意： LinkedHashMap 在迭代過程中，如果設置為按照最后訪問時間進行排序，即：每當使用 get() 方法訪問某個元素時，該元素便會移動到鏈表的尾端。但是這個時候會出現異常，因此， LinkedHashMap 工作在這種模式的時候，不能在迭代器中使用 get() 操作。

（5）關于 ConcurrentModificationException ：該異常一般會在集合迭代過程中被修改時拋出。因此，不要在迭代器模式中修改集合的結構。這個特性適合于所有的集合類，包括 HashMap 、 Vector 、 ArrayList 等。

（6）TreeMap-- 如果要對元素進行排序，則使用 TreeMap 對 key 實現自定義排序，有兩種方式：在 TreeMap 的構造函數中注入一個 Comparator 或者使用一個實現了 Comparable 的 key 。

（7）如果需要將排序功能加入 HashMap ，最好是使用 Treemap 而不是在應用程序自定義排序。

（8）HashMap 基于 Hash 表實現， TreeMap 基于紅黑樹實現。

3 、 Map 和 Set 的關系：

（ 1 ）所有 Set 的實現都只是對應的 Map 的一種封裝，其內部維護一個 Map 對象。即： Set只是相應的 Map 的 Value 是一種特殊的表現形式的一種特例。

（ 2 ） Set 主要有三種實現類： HashSet 、 LinkedHashSet 、 TreeSet 。其中 HashSet 是基于 Hash 的快速元素插入，元素之間無序。 LinkedHashSet 同時維護著元素插入順序，遍歷集合的時候，總是按照先進先出的順序排序。 TreeSet 是基于紅黑樹的實現，有著高效的基于元素 Key 的排序算法。

4 、優化集合訪問代碼：

（ 1 ）、分離循環中被重復調用的代碼：例如， for 循環中使用集合的 size() 函數，則不應該把這個函數的調用放到循環中，而是放到循環外邊、

（ 2 ）、省略相同的操作：

5 、 RandomAccess 接口：通過 RandomAccess 可知道 List 是否支持隨機快速訪問。同時，如果應用程序需要通過索引下標對 List 做隨機訪問，盡量 buyaoshiyongLinkedList ， ArrayList 或者 Vector 可以。

6 、 JavaNIO 的特性：

1 、為所有的原始類型提供 Buffer 支持。

2 、使用 Java.nio.charset.Charset 作為字符編碼解碼解決方案。

3 、增加通道抽象代替原有的 IO 流抽象。

4 、支持鎖和內存映射文件的文件訪問接口。

5 、提供基于 Selector 的異步網絡 IO 。

7 、 Java 中 NIO 的使用。 Channel 是一個雙向通道，即可讀也可寫。應用程序不能直接操作 Channel ，必須借助于 Buffer 。例如讀數據的時候，必須把數據從通道讀入到緩沖區，然后在緩沖區中進行讀取。以文件讀取為例，首先通過文件輸入流獲得文件通道，然后把文件通道的內容讀入到緩沖區中，然后就可以對緩沖區操作。

8 、 Buffer 的基本原理：

1 、 Buffer 的創建： Buffer 的靜態 allocate(int size) 方法或者 Buffer.wrap(byte[]src) 。

2 、 Buffer 的工作原理：三個變量： position ，代表當前緩沖區的位置，寫緩沖區的時候，將從 position 的下一個位置寫數據。 Capacity ，代表緩沖區的總容量上限。 Limit ，緩沖區的實際上限，也就是說，讀數據的時候，數據即是從 position 到 limit 之間的數據

3 、 flip 操作： limit=position,position=0, 一般是在讀寫切換的時候使用。寫完數據之后，需要限定下有效數據范圍，才能讀數據；

4 、 clear 操作： position-0 ， limit=capacity. 。為重新寫入緩沖區做準備。

5 、 rewind 操作： position=0 ，為讀取緩沖區中有效數據做準備，一半 limit 已經被合理設置。

9 、讀寫緩沖區：

1 、 public byte get() ：順序讀取緩沖區的一個字節， position 會加一

2 、 public Buffer get(byte[]dst): 將緩沖區中的數據讀入到數組 dst 中，并適當的移動 position

3 、 public byte get(int index) ：得到第 index 個字節，但不移動 posoiion

4 、 public ByteBuffer put(byte b) ：將字節 b 放入到緩沖區中，并移動 position

5 、 public ByteBuffer put(int index,byte b) ：將字節 b 放到緩沖區的 index 位位置

6 、 pubglic final ByteBuffer(byte[]src) ：將字節數組 src 放到緩沖區中。

10 、標志緩沖區：類似于一個書簽的功能，在數據的處理過程中，可隨時記錄當前位置。然后在任意時刻，回到這個位置。 Mark 用于記錄當前位置， reset 用于恢復到 mark 所在的位置、

11 、復制緩沖區：使用 Buffer 的 duplicate 方法可以復制一個緩沖區，副本緩沖區和原緩沖區共享一份空間但是有有著獨立的 position 、 capacity 和 limit 值。

20 、緩沖區分片：緩沖區分片使用 slice 方法實現。它將在現有的緩沖區中，創建的子緩沖區。子緩沖區和父緩沖區共享數據。這個方法有助于將系統模塊化。緩沖區切片可以將一個大緩沖區進行分割處理，得到的子緩沖區都具有緩沖的緩沖區模型結構；因此。這個操作有助于系統的模塊化。

12 、只讀緩沖區：只讀緩沖區可以保證核心數據的安全，如果不希望數據被隨意篡改，返回一個只讀緩沖區是很有幫助的。

13 、文件映射到內存： NIO 提供了一種將文件映射到內存的方法進行 IO 操作，這種方法比基于流 IO 快很多。這個操作主要由 FileChanne.map() 操作。使用文件內存的方式，將文本通過 FileChannel 映射到內存中。然后從內存中讀取數據。同時，通過修改 Buffer, 將對內存中數據的修改寫到對應的硬盤文件中。

14 、處理結構化數據：散射和聚集。散射就是將數據讀入到一組 bytebuffer 中，而聚集正好相反。通過 ScatteringByteChannel 和 GatheringByteChannel 可以簡化對結構數據的操作。

15 、直接內存訪問： DirectBuffer 直接分配在物理內存中，并不占用對空間，因此也不受對空間限制。 DirectBuffer 的讀寫操作比普通 Buffer 塊，因為 DirectBuffer 直接操縱的就是內核緩沖區。

16 、引用類型：強、軟、若、虛四種引用類型。

WeakHashMap ：是弱引用的一中典型應用，它使用弱引用作為內部數據的存儲方案。可以作為簡單的緩存表解決方案。

如果在系統中，需要一張很大的 Map 表， Map 中的表項作為緩存之用。這也意味著即使沒能從該 Map 中取得相應地數據，系統也可以通過選項方案獲取這些數據，雖然這樣會消耗更多的時間，但是不影響系統的正常運行。這個時候，使用 WeakHashMap 是最合適的。因為 WeakHashMap 會在系統內存范圍內，保存所有表項，而一旦內存不夠，在 GC 時，沒有被引用的又會很快被清除掉，避免系統內存溢出。

17 、有助于改善系統性能的技巧：

1 、慎用異常： for 循環中使用 try-catch 會大大降低系統性能

2 、使用局部變量：局部變量的訪問速度遠遠高于類的靜態變量的訪問速度，因為類的 變量是存在在堆空間中的。

3 、位運算代替乘除法：右移代表除以二、左移代表乘以二。

4 、有的時候考慮是否可以使用數組代替位運算。

5 、一維數組代替二維數組。

6 、提取表達式：盡可能讓程序少做重復的計算，尤其要關注在循環體的代碼，從循環提中提取重復的代碼可以有效的提升系統性能。

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總結

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