java 内存优化

计数器pc

2.2 虚拟机栈
和程序计数器一样，虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型。

每个方法(不包含native方法)执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

我们平时所说的栈内存就是指的这一块区域。

Java虚拟机规范规定该区域有两种异常：

StackOverFlowError：当线程请求栈深度超出虚拟机栈所允许的深度时抛出 (递归函数)
OutOfMemoryError：当Java虚拟机动态扩展到无法申请足够内存时抛出 (OOM)
2.3 本地方法栈
本地方法栈和虚拟机栈差不多，前者是为虚拟机使用到的Native方法提供内存空间。有些虚拟机的实现直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一，比如主流的HotSpot虚拟机。

异常(Exception)：Java虚拟机规范规定该区域可抛出StackOverFlowError和OutOfMemoryError。

2.4 Java堆
Java堆，是Java虚拟机管理的最大的一块内存，也是GC的主战场，所以可以叫它gc堆(垃圾堆)，里面存放的是几乎所有的对象实例和数组数据。

异常(Exception)：Java虚拟机规范规定该区域可抛出OutOfMemoryError。

2.5 方法区
方法区主要存放的是已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、编译器编译后的代码等数据。Java虚拟机规范对这一块区域的限制非常宽松，不同的虚拟机实现也不同，相对而言垃圾回收在这个区域比较少的出现。根据java虚拟机规范，当方法区无法满足内存分配需求时，会抛出oom异常。

2.6 运行时常量池
运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。运行时常量池除了编译期产生的Class文件的常量池，还可以在运行期间，将新的常量加入常量池，比较String类的intern()方法。

字面量：与Java语言层面的常量概念相近，包含文本字符串、声明为final的常量值等。
符号引用：编译语言层面的概念，包括以下3类：
类和接口的全限定名
字段的名称和描述符
方法的名称和描述符
属于方法区一部分，所以和方法区一样，会oom。

局部变量的基本数据类型和引用存储于栈中，引用的对象实体存储于堆中。

——因为它们属于方法中的变量，生命周期随方法而结束。

成员变量全部存储与堆中（包括基本数据类型，引用和引用的对象实体）

——因为它们属于类，类对象终究是要被new出来使用的。

我们说的内存泄露，是针对，也只针对堆内存，他们存放的就是引用指向的对象实体。

内存的分配是由程序完成的，而内存的释放是由垃圾收集器(Garbage Collection，GC)完成的，java程序员不需要通过调用函数来释放内存，但gc只能回收无用并且不再被其它对象引用的那些对象所占用的空间。

堆中几乎存放着Java世界中所有的对象实例，垃圾收集器在对堆回收之前，第一件事情就是要确定这些对象哪些还“存活”着，哪些对象已经“死去”(即不可能再被任何途径使用的对象)

1.没有必要时请不用使用静态变量

使用Java的开发者都知道，当某个对象被定义为stataic变量所引用，这个对象所占有的内存将不会被回收。有时，开发者会将经常调用的对象或者变量定义为static，以便提高程序的运行性能。因此，不是常用到的对象或者变量，不要定义为static类型的变量，尤其是静态类对象的定义，一定要仔细考虑是否有必要。例如

public class X{

static Y a = new Y();

}

类X创建了，没有被回收的话，静态变量a一直占用内存。

2.充分利用单例机制

实用单例可以减少对资源的加载，缩短运行的时间，提高系统效率。但是，单例并不是所有地方都适用于。简单来说，单例可以适用于以下两个方面：

1. 控制资源的使用，通过线程同步来控制资源的并发访问；

2. 控制实例的产生，以达到节约资源的目的；

3. 减少对象的创建

尽量避免在经常调用的方法中循环使用new对象，由于系统不仅要花费时间来创建对象，而且还要花时间对这些对象进行垃圾回收和处理。设计模式中的享元模式就是为了减少对象的多次创建而来的。在我们可以控制的范围内，最大限度的重用对象；在有些时候，最好能用基本的数据类型或数组来替代对象。

4.使用final修饰符

带有final修饰符的类是不可派生的。在Java核心API中，有许多应用 final的例子，例如java.lang.String。为String类指定final防止了使用者覆盖length()方法。另外，如果一个类是 final的，则该类所有方法都是final的。Java编译器会寻找机会内联（inline）所有的final方法（这和具体的编译器实现有关）。此举能够使性能平均提高50%。

5.尽量使用局部变量

调用方法时传递的参数以及在调用中创建的临时变量都保存在分配给改方法的栈（Stack）中，速度较快。其他变量，如静态变量、实例变量等，都在堆（Heap）中创建，速度较慢。

6.处理好包装类型和基本类型两者的使用场所

虽然包装类型和基本类型在使用过程中是可以相互转换，但它们两者所产生的内存区域是完全不同的，基本类型数据产生和处理都在栈中处理，而包装类型是对象，是在堆中产生实例。在集合类对象，有对象方面需要的处理适用包装类型，其他的情况，建议提倡使用基本类型。

7.学会用StringBuilder和StringBuffer
这个两个类的区别就不用说了吧，单线程使用StringBuilder，多线程情况下使用StringBuffer，这样性能会有很大提升。

7.尽量不要使用finalize方法

实际上，将资源清理放在finalize方法中完成是非常不好的选择。由于GC的工作量很大，尤其是回收Young代内存时，大都会引起应用程序暂停，所以再选择使用finalize方法进行资源清理，会导致GC负担更大，程序运行效率更差。

8.尽量使用基本数据类型代替对象

String str = "hello";

上面这种方式会创建一个“hello”字符串，而且JVM的字符缓存池还会缓存这个字符串。

String str = new String("hello");

此时程序除创建字符串外，str所引用的String对象底层还包含一个char[]数组，这个char[]数组依次存放了h,e,l,l,o

这个问题我也写个一个博客，请查看我写的有关性能优化的博客。

9.学会使用HashMap、ArrayList

HashTable、Vector等使用在多线程的场合，内部使用了同步机制，这个会降低程序的性能。
10. 深入理解HashMap原理

当你要创建一个比较大的hashMap时，充分利用另一个构造函数

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)避免HashMap多次进行了hash重构,扩容是一件很耗费性能的事，在默认initialCapacity只有16，而 loadFactor是 0.75，需要多大的容量，你最好能准确的估计你所需要的最佳大小，同样的Hashtable，Vectors也是一样的道理。

11.减少对变量的重复计算

如

for(int i=0;i<list.size();i++)

应该改写为：

for(int i=0,len=list.size();i<len;i++)

或者

for(int i = list.size(); I > -1; i--)

并且在循环中应该避免使用复杂的表达式，在循环中，循环条件会被反复计算，如果不使用复杂表达式，而使循环条件值不变的话，程序将会运行的更快。

12.避免不必要的对象创建

如

A a = new A();

if(i==1){list.add(a);}

应该改为

if(i==1){

A a = new A();

list.add(a);}

13.尽量在finally块中释放资源

程序中使用到的资源应当被释放，以避免资源泄漏。这最好在finally块中去做。不管程序执行的结果如何，finally块总是会执行的，以确保资源的正确关闭。

14.使用移位来代替乘法或者除法（'a/b'，仅适合2^n情况）的操作

"/"是一个代价很高的操作，使用移位的操作将会更快和更有效

如

int num = a / 4;

int num = a / 8;

应该改为

int num = a >> 2;

int num = a >> 3;

但注意的是使用移位应添加注释，因为移位操作不直观，比较难理解

同样的，对于'*'操作，使用移位的操作将会更快和更有效

如

int num = a * 4;

int num = a * 8;

应该改为

int num = a << 2;

int num = a << 3;

15. 确定StringBuffer的容量

StringBuffer 的构造器会创建一个默认大小（通常是16）的字符数组。在使用中，如果超出这个大小，就会重新分配内存，创建一个更大的数组，并将原先的数组复制过来，再丢弃旧的数组。在大多数情况下，你可以在创建 StringBuffer的时候指定大小，这样就避免了在容量不够的时候自动增长，以提高性能。

如：StringBufferbuffer = new StringBuffer(1000);

16.尽量早释放无用对象的引用

大部分时，方法局部引用变量所引用的对象会随着方法结束而变成垃圾，因此，大部分时候程序无需将局部，引用变量显式设为null。

例如：

Public void doJob(){

Object obj =new Object();

……

Obj=null;

}

上面这个就没必要了，随着方法doJob()的执行完成，程序中obj引用变量的作用域会被gc回收。但是如果是改成下面：

public void doJob(){

Object obj =new Object();

……

Obj=null;

//执行耗时，耗内存操作；或调用耗时，耗内存的方法

……

}

这时候就有必要将obj赋值为null，可以尽早的释放对Object对象的引用。

17.尽量避免使用split

除非是必须的，否则应该避免使用split，split由于支持正则表达式，所以效率比较低，如果是频繁的几十，几百万的调用将会耗费大量资源，如果确实需要频繁的调用split，可以考虑使用apache的 StringUtils.split(string,char)，频繁split的可以缓存结果。

18.ArrayList & LinkedList

一个是线性表，一个是链表，一句话，随机查询尽量使用 ArrayList，ArrayList优于LinkedList，LinkedList还要移动指针，添加删除的操作LinkedList优于 ArrayList，ArrayList还要移动数据，不过这是理论性分析，事实未必如此，重要的是理解好数据结构。

19.尽量使用System.arraycopy ()代替通过来循环复制数组

System.arraycopy()要比通过循环来复制数组快的多

20.尽量缓存经常使用的对象

尽可能将经常使用的对象进行缓存，可以使用数组，或HashMap的容器来进行缓存，但这种方式可能导致系统占用过多的缓存，性能下降，推荐可以使用一些第三方的开源工具，如EhCache，Oscache进行缓存，他们基本都实现了FIFO/FLU等缓存算法。

21.尽量避免非常大的内存分配

有时候问题不是由当时的堆状态造成的，而是因为分配失败造成的。分配的内存块都必须是连续的，而随着堆heap越来越满，找到较大的连续块越来越困难。

22.慎用异常

当创建一个异常时，需要收集一个栈跟踪(stack track)，这个栈跟踪用于描述异常是在何处创建的。构建这些栈跟踪时需要为运行时栈做一份快照，正是这一部分开销很大。当需要创建一个 Exception 时，JVM 不得不说：先别动，我想就您现在的样子存一份快照，所以暂时停止入栈和出栈操作。栈跟踪不只包含运行时栈中的一两个元素，而是包含这个栈中的每一个元素。

如果您创建一个 Exception ，就得付出代价。好在捕获异常开销不大，因此可以使用 try-catch 将核心内容包起来。从技术上讲，您甚至可以随意地抛出异常，而不用花费很大的代价。招致性能损失的并不是 throw 操作——尽管在没有预先创建异常的情况下就抛出异常是有点不寻常。真正要花代价的是创建异常。幸运的是，好的编程习惯已教会我们，不应该不管三七二十一就抛出异常。异常是为异常的情况而设计的，使用时也应该牢记这一原则。