9.4Java 代码优化技巧及原理

1.合理并谨慎使用多线程

使用场景：（I/O阻塞，多CPU并发，多用户并发）

资源争用与同步问题

java.util.concurrent



启动线程数=【任务执行时间/(任务执行时间-IO等待时间)】*CPU内核数

• 最佳启动线程数和CPU内核数据成正比，和IO阻塞时间成反比。如果任务都是CPU计算型任务，那么线程数量最多不超过CPU内核数，因为启动再多线程，CPU也来不及调度；

            相反如果任务需要等待磁盘操作，网络响应，那么多启动线程有助于提高任务并发度，提高系统吞吐能力，改善系统性能。



2.竞态条件与临界区

在同一程序中运行多个线程本身不会导致问题，问题在于多个线程访问了相同的资源。

当两个线程竞争同一资源时，如果对资源的访问顺序敏感，就称存在竞态条件。

导致竞态条件发生的代码区称作临界区。

在临界区中使用适当的同步就可以避免竞态条件。



3.Java线程安全

允许被多个线程安全执行的代码称作线程安全的代码。

方法局部变量：

• 局部变量存储在线程自己的栈中。也就是说，局部变量永远也不会被多个线程共享。所以，基础类型的局部变量是线程安全的。

方法局部的对象引用：

• 如果在某个方法中创建的对象不会逃逸出该方法，那么它就是线程安全的。（不与其他线程共享，仅在线程自己的栈帧中，线程自己访问，栈帧出栈，）

对象成员变量：

• 对象成员存储在堆上，如果两个线程同时更新同一个对象的同一个成员，那这个代码就不是线程安全的。      



Tomcat多线程编程环境，编码时，大脑中应该有多线程模型。

4.ThreadLocal

 创建一个ThreadLocal变量（X类静态成员变量）：

• public static ThreadLocal myThreadLocal = new ThreadLocal();

存储此对象的值（A类a方法）：

• X.myThreadLocal.set("A thread local value");

读取一个ThreadLocal对象的值（B类b方法）：

• String threadLocalValue=(String)X.myThreadLocal.get();



关键点：ThreadLocal.set源码

public void set(T value){

     Thread t=Thread.currentThread();

     ThreadLocalMap map=getMap(t);

     if(map!=null){

           map.set(this,value);

     }else{

           createMap(t,value);

     }

}



void createMap(Thread t,T firstValued){

     t.threadLocals=new ThreadLocalMap(this,firstValue);

}



5.Java内存泄漏

Java内存泄漏是由于开发人员的错误引起的。



如果程序保留对永远不再使用的对象的引用，这些对象将会占用并耗尽内存。

• 长生命周期对象

• 静态容器

• 缓存

合理使用线程池和对象池：

• 复用线程或对象资源，避免在程序的生命周期中创建和删除大量对象

• 池管理算法（记录哪些对象时空闲的，哪些对象正在使用）

• 对象内容清除（ThreadLocal的清空）

使用合适的JDK容器类(顺序表，链表，Hash)

• LinkList和ArrayList的区别和使用场景（查询多？增删多？）

• HashMap的算法实现及应用场景

• 使用concurrent包，ConcurrentHashMap和HashMap的线程安全特性有什么不同？（HashMap：线程不安全）（ConcurrentHashMap：分段锁：分段并发--保证数据安全）

缩短对象的生命周期，加速垃圾回收：

• 减少对象驻留内存的时间

• 在使用时创建对象，用完释放

• 创建对象的步骤（静态代码段-静态成员变量-父类构造函数-子类构造函数）

public class StaticClass{

      static {

           A a=new A();

      }

      public static void cc(){

           System.out.println("cc()");

      }

}



使用I/O buffer及NIO：

• 延迟写与提前读策略

• 异步无阻塞IO通信

使用组合替代继承：

• 减少对象耦合

• 避免太深的继承层次带来的对象创建性能损失

合理使用单例模式：

• 无状态对象

• 线程安全