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北大青鸟java培训：Java代码的优化方法有哪些？

说到代码优化，每个人或多或少都掌握一到两种方法，但是这样的方法对提升代码运行效率效果不大，最重要是对代码的重视和了解，这样才能提升代码的运行效率。

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在进行代码优化的过程中，方法是非常重要的，多掌握几种方法，根据代码的不同情况选择适合的方法进行优化。

下面电脑培训为大家介绍Java代码优化的几种方法。

1、使用指定类、方法的final修饰符具有final修饰符的类不可派生。

在Java核心API中，有许多最终应用程序的例子，例如java.lang.String，整个类都是final。

为类指定final修饰符允许继承类，并且为方法指定final修饰符允许覆盖该方法。

如果将类指定为final，IT培训认为该类的所有方法都是final。

Java编译器将寻找内联所有最终方法的机会。

内联对于提高Java操作的效率非常重要。

这可以将性能平均提高50％。

2、重用对象String对象的使用是非常重要的，StringBuilder/StringBuffer并不是字符串连接。

由于Java虚拟机需要时间来生成对象，所以将来垃圾收集和处理这些对象可能需要一些时间。

因此，生成太多对象将对程序的性能产生很大影响。

3、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堆栈中，速度更快。

其他变量（如静态变量和实例变量）在堆中创建并且速度较慢。

此外，湖南北大青鸟发现在堆栈中创建的变量，当方法完成运行时，内容消失，不需要进行额外的垃圾收集。

4、及时关闭流在Java编程过程中，在执行数据库连接和I/O流操作时要小心。

使用后，北大青鸟湖南嘉荟校区官网建议应及时关闭以释放资源。

因为这些大型物体的操作会导致系统的大量开销，稍微粗心会导致严重的后果。

java语言为什么使用的java虚拟机而不是直接翻译成机器代码（即和C语言一样）？

Java语言的一个非常重要的特点就是与平台的无关性。而使用Java虚拟机是实现这一特点的关键。一般的高级语言如果要在不同的平台上运行,至少需要编译成不同的目标代码。而引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用模式Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。Java虚拟机在执行字节码时,把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。 Java虚拟机的使用主体

谁能简单阐述下java编译执行的过程？

Java虚拟机(JVM)是可运行Java代码的假想计算机。只要根据JVM规格描述将解释器移植到特定的计算机上，就能保证经过编译的任何Java代码能够在该系统上运行。本文首先简要介绍从Java文件的编译到最终执行的过程，随后对JVM规格描述作一说明。

一.Java源文件的编译、下载、解释和执行

Java应用程序的开发周期包括编译、下载、解释和执行几个部分。Java编译程序将Java源程序翻译为JVM可执行代码?字节码。这一编译过程同C/C++的编译有些不同。当C编译器编译生成一个对象的代码时，该代码是为在某一特定硬件平台运行而产生的。因此，在编译过程中，编译程序通过查表将所有对符号的引用转换为特定的内存偏移量，以保证程序运行。Java编译器却不将对变量和方法的引用编译为数值引用，也不确定程序执行过程中的内存布局，而是将这些符号引用信息保留在字节码中，由解释器在运行过程中创立内存布局，然后再通过查表来确定一个方法所在的地址。这样就有效的保证了Java的可移植性和安全性。

运行JVM字节码的工作是由解释器来完成的。解释执行过程分三部进行：代码的装入、代码的校验和代码的执行。装入代码的工作由"类装载器"（class loader）完成。类装载器负责装入运行一个程序需要的所有代码，这也包括程序代码中的类所继承的类和被其调用的类。当类装载器装入一个类时，该类被放在自己的名字空间中。除了通过符号引用自己名字空间以外的类，类之间没有其他办法可以影响其他类。在本台计算机上的所有类都在同一地址空间内，而所有从外部引进的类，都有一个自己独立的名字空间。这使得本地类通过共享相同的名字空间获得较高的运行效率，同时又保证它们与从外部引进的类不会相互影响。当装入了运行程序需要的所有类后，解释器便可确定整个可执行程序的内存布局。解释器为符号引用同特定的地址空间建立对应关系及查询表。通过在这一阶段确定代码的内存布局，Java很好地解决了由超类改变而使子类崩溃的问题，同时也防止了代码对地址的非法访问。

随后，被装入的代码由字节码校验器进行检查。校验器可发现操作数栈溢出，非法数据类型转化等多种错误。通过校验后，代码便开始执行了。

Java字节码的执行有两种方式：

1.即时编译方式：解释器先将字节码编译成机器码，然后再执行该机器码。

2.解释执行方式：解释器通过每次解释并执行一小段代码来完成Java字节码程 序的所有操作。

通常采用的是第二种方法。由于JVM规格描述具有足够的灵活性，这使得将字节码翻译为机器代码的工作

具有较高的效率。对于那些对运行速度要求较高的应用程序，解释器可将Java字节码即时编译为机器码，从而很好地保证了Java代码的可移植性和高性能。

二.JVM规格描述

JVM的设计目标是提供一个基于抽象规格描述的计算机模型，为解释程序开发人员提很好的灵活性，同时也确保Java代码可在符合该规范的任何系统上运行。JVM对其实现的某些方面给出了具体的定义，特别是对Java可执行代码，即字节码(Bytecode)的格式给出了明确的规格。这一规格包括操作码和操作数的语法和数值、标识符的数值表示方式、以及Java类文件中的Java对象、常量缓冲池在JVM的存储映象。这些定义为JVM解释器开发人员提供了所需的信息和开发环境。Java的设计者希望给开发人员以随心所欲使用Java的自由。

JVM定义了控制Java代码解释执行和具体实现的五种规格，它们是：

JVM指令系统

JVM寄存器

JVM栈结构

JVM碎片回收堆

JVM存储区

2.1JVM指令系统

JVM指令系统同其他计算机的指令系统极其相似。Java指令也是由 操作码和操作数两部分组成。操作码为8位二进制数，操作数进紧随在操作码的后面，其长度根据需要而不同。操作码用于指定一条指令操作的性质（在这里我们采用汇编符号的形式进行说明），如iload表示从存储器中装入一个整数，anewarray表示为一个新数组分配空间，iand表示两个整数的"与"，ret用于流程控制，表示从对某一方法的调用中返回。当长度大于8位时，操作数被分为两个以上字节存放。JVM采用了"big endian"的编码方式来处理这种情况，即高位bits存放在低字节中。这同 Motorola及其他的RISC CPU采用的编码方式是一致的，而与Intel采用的"little endian "的编码方式即低位bits存放在低位字节的方法不同。

Java指令系统是以Java语言的实现为目的设计的，其中包含了用于调用方法和监视多先程系统的指令。Java的8位操作码的长度使得JVM最多有256种指令，目前已使用了160多种操作码。

2.2JVM指令系统

所有的CPU均包含用于保存系统状态和处理器所需信息的寄存器组。如果虚拟机定义较多的寄存器，便可以从中得到更多的信息而不必对栈或内存进行访问，这有利于提高运行速度。然而，如果虚拟机中的寄存器比实际CPU的寄存器多，在实现虚拟机时就会占用处理器大量的时间来用常规存储器模拟寄存器，这反而会降低虚拟机的效率。针对这种情况，JVM只设置了4个最为常用的寄存器。它们是：

pc程序计数器

optop操作数栈顶指针

frame当前执行环境指针

vars指向当前执行环境中第一个局部变量的指针

所有寄存器均为32位。pc用于记录程序的执行。optop,frame和vars用于记录指向Java栈区的指针。

2.3JVM栈结构

作为基于栈结构的计算机，Java栈是JVM存储信息的主要方法。当JVM得到一个Java字节码应用程序后，便为该代码中一个类的每一个方法创建一个栈框架，以保存该方法的状态信息。每个栈框架包括以下三类信息：

局部变量

执行环境

操作数栈

局部变量用于存储一个类的方法中所用到的局部变量。vars寄存器指向该变量表中的第一个局部变量。

执行环境用于保存解释器对Java字节码进行解释过程中所需的信息。它们是：上次调用的方法、局部变量指针和操作数栈的栈顶和栈底指针。执行环境是一个执行一个方法的控制中心。例如：如果解释器要执行iadd(整数加法)，首先要从frame寄存器中找到当前执行环境，而后便从执行环境中找到操作数栈，从栈顶弹出两个整数进行加法运算，最后将结果压入栈顶。

操作数栈用于存储运算所需操作数及运算的结果。

2.4JVM碎片回收堆

Java类的实例所需的存储空间是在堆上分配的。解释器具体承担为类实例分配空间的工作。解释器在为一个实例分配完存储空间后，便开始记录对该实例所占用的内存区域的使用。一旦对象使用完毕，便将其回收到堆中。

在Java语言中，除了new语句外没有其他方法为一对象申请和释放内存。对内存进行释放和回收的工作是由Java运行系统承担的。这允许Java运行系统的设计者自己决定碎片回收的方法。在SUN公司开发的Java解释器和Hot Java环境中，碎片回收用后台线程的方式来执行。这不但为运行系统提供了良好的性能，而且使程序设计人员摆脱了自己控制内存使用的风险。

2.5JVM存储区

JVM有两类存储区：常量缓冲池和方法区。常量缓冲池用于存储类名称、方法和字段名称以及串常量。方法区则用于存储Java方法的字节码。对于这两种存储区域具体实现方式在JVM规格中没有明确规定。这使得Java应用程序的存储布局必须在运行过程中确定，依赖于具体平台的实现方式。

JVM是为Java字节码定义的一种独立于具体平台的规格描述，是Java平台独立性的基础。目前的JVM还存在一些限制和不足，有待于进一步的完善，但无论如何，JVM的思想是成功的。

对比分析：如果把Java原程序想象成我们的C++原程序，Java原程序编译后生成的字节码就相当于C++原程序编译后的80x86的机器码（二进制程序文件），JVM虚拟机相当于80x86计算机系统,Java解释器相当于80x86CPU。在80x86CPU上运行的是机器码，在Java解释器上运行的是Java字节码。

Java解释器相当于运行Java字节码的“CPU”,但该“CPU”不是通过硬件实现的，而是用软件实现的。Java解释器实际上就是特定的平台下的一个应用程序。只要实现了特定平台下的解释器程序，Java字节码就能通过解释器程序在该平台下运行，这是Java跨平台的根本。当前，并不是在所有的平台下都有相应Java解释器程序，这也是Java并不能在所有的平台下都能运行的原因，它只能在已实现了Java解释器程序的平台下运行。

什么是Java代码的编译与反编译？

Java代码的编译与反编译

2017-02-21Hollis数盟

一、什么是编译

1、利用编译程序从源语言编写的源程序产生目标程序的过程。

2、用编译程序产生目标程序的动作。编译就是把高级语言变成计算机可以识别的2进制语言，计算机只认识1和0，编译程序把人们熟悉的语言换成2进制的。编译程序把一个源程序翻译成目标程序的工作过程分为五个阶段：词法分析;语法分析;语义检查和中间代码生成;代码优化;目标代码生成。主要是进行词法分析和语法分析，又称为源程序分析，分析过程中发现有语法错误，给出提示信息。

二、什么是反编译

计算机软件反向工程(Reverseengineering)也称为计算机软件还原工程，是指通过对他人软件的目标程序(可执行程序)进行“逆向分析、研究”工作，以推导出他人的软件产品所使用的思路、原理、结构、算法、处理过程、运行方法等设计要素，某些特定情况下可能推导出源代码。反编译作为自己开发软件时的参考，或者直接用于自己的软件产品中。

三、Java类的编译与反编译

我们在最初学习Java的时候，会接触到两个命令：javac和java,那个时候我们就知道，javac是用来编译Java类的，就是将我们写好的helloworld.java文件编译成helloworld.class文件。

class文件打破了C或者C++等语言所遵循的传统，使用这些传统语言写的程序通常首先被编译，然后被连接成单独的、专门支持特定硬件平台和操作系统的二进制文件。通常情况下，一个平台上的二进制可执行文件不能在其他平台上工作。而Javaclass文件是可以运行在任何支持Java虚拟机的硬件平台和操作系统上的二进制文件。

那么反编译呢，就是通过helloworld.class文件得到java文件(或者说是程序员能看懂的Java文件)

四、什么时候会用到反编译

1、我们只有一个类的class文件，但是我们又看不懂Java的class文件，那么我们可以把它反编译成我们可以看得懂的文件。

2、学习Java过程中，JDK的每个版本都会加入越来越多的语法糖，有些时候我们想知道Java一些实现细节，我们可以借助反编译。

五、反编译工具

1、javap

2、Jad:官网(墙裂推荐)

客户端：

可以在官网下载可执行文件，找到对应的操作系统的对应版本，然后进行安装使用。

因为我使用的是linux操作系统，所以我下载的是Linux版本的工具，这个工具下载好之后会有一个执行文件，只要在执行文件所在目录执行./jadhelloworld.class就会在当前目录下生成helloworld.jad文件，该文件里就是我们很熟悉的Java代码

Eclipse插件：

下载地址在官网下载插件的jar包，然后将jar包放到eclipse的plugins目录下‘在打开Eclipse，Eclipse-Window-Preferences-Java，此时你会发现会比原来多了一个JadClipse的选项，单击，在Pathtodecompiler中输入你刚才放置jad.exe的位置，也可以制定临时文件的目录。当然在JadClipse下还有一些子选项，如Debug，Directives等，按照默认配置即可。基本配置完毕后，我们可以查看一下class文件的默认打开方式，Eclipse-Window-Preferences-General-Editors-FileAssociations我们可以看到class文件的打开方式有两个，JadClipse和Eclipse自带的ClassFileViewer，而JadClipse是默认的。全部配置完成，下面我们可以查看源码了，选择需要查看的类，按F3即可查看源码

如何用maven将java8写的代码编译为java6平台的

在一般的Java应用开发过程中，开发人员使用Java的方式比较简单。打开惯用的IDE，编写Java源代码，再利用IDE提供的功能直接运行Java 程序就可以了。这种开发模式背后的过程是：开发人员编写的是Java源代码文件（.java），IDE会负责调用Java的编译器把Java源代码编译成平台无关的字节代码（byte code），以类文件的形式保存在磁盘上（.class）。Java虚拟机（JVM）会负责把Java字节代码加载并执行。Java通过这种方式来实现其“编写一次，到处运行（Write once, run anywhere）” 的目标。Java类文件中包含的字节代码可以被不同平台上的JVM所使用。Java字节代码不仅可以以文件形式存在于磁盘上，也可以通过网络方式来下载，还可以只存在于内存中。JVM中的类加载器会负责从包含字节代码的字节数组（byte[]）中定义出Java类。在某些情况下，可能会需要动态的生成 Java字节代码，或是对已有的Java字节代码进行修改。这个时候就需要用到本文中将要介绍的相关技术。首先介绍一下如何动态编译Java源文件。

动态编译Java源文件

在一般情况下，开发人员都是在程序运行之前就编写完成了全部的Java源代码并且成功编译。对有些应用来说，Java源代码的内容在运行时刻才能确定。这个时候就需要动态编译源代码来生成Java字节代码，再由JVM来加载执行。典型的场景是很多算法竞赛的在线评测系统（如PKU JudgeOnline），允许用户上传Java代码，由系统在后台编译、运行并进行判定。在动态编译Java源文件时，使用的做法是直接在程序中调用Java编译器。

JSR 199引入了Java编译器API。如果使用JDK 6的话，可以通过此API来动态编译Java代码。比如下面的代码用来动态编译最简单的Hello World类。该Java类的代码是保存在一个字符串中的。

01 public class CompilerTest {

02 public static void main(String[] args) throws Exception {

03 String source = "public class Main { public static void main(String[] args) {System.out.println(\"Hello World!\");} }";

04 JavaCompiler compiler = ToolProvider.getSystemJavaCompiler();

05 StandardJavaFileManager fileManager = compiler.getStandardFileManager(null, null, null);

06 StringSourceJavaObject sourceObject = newCompilerTest.StringSourceJavaObject("Main", source);

07 Iterable extends JavaFileObject fileObjects = Arrays.asList(sourceObject);

08 CompilationTask task = compiler.getTask(null, fileManager, null,null, null, fileObjects);

09 boolean result = task.call();

10 if (result) {

11 System.out.println("编译成功。");

12 }

13 }

14

15 static class StringSourceJavaObject extends SimpleJavaFileObject {

16

17 private String content = null;

18 public StringSourceJavaObject(String name, String content) ??throwsURISyntaxException {

19 super(URI.create("string:///" + name.replace('.','/') + Kind.SOURCE.extension), Kind.SOURCE);

20 this.content = content;

21 }

22

23 public CharSequence getCharContent(boolean ignoreEncodingErrors) ??throws IOException {

24 return content;

25 }

26 }

27 }

如果不能使用JDK 6提供的Java编译器API的话，可以使用JDK中的工具类com.sun.tools.javac.Main，不过该工具类只能编译存放在磁盘上的文件，类似于直接使用javac命令。

另外一个可用的工具是Eclipse JDT Core提供的编译器。这是Eclipse Java开发环境使用的增量式Java编译器，支持运行和调试有错误的代码。该编译器也可以单独使用。Play框架在内部使用了JDT的编译器来动态编译Java源代码。在开发模式下，Play框架会定期扫描项目中的Java源代码文件，一旦发现有修改，会自动编译 Java源代码。因此在修改代码之后，刷新页面就可以看到变化。使用这些动态编译的方式的时候，需要确保JDK中的tools.jar在应用的 CLASSPATH中。

下面介绍一个例子，是关于如何在Java里面做四则运算，比如求出来(3+4)*7-10的值。一般的做法是分析输入的运算表达式，自己来模拟计算过程。考虑到括号的存在和运算符的优先级等问题，这样的计算过程会比较复杂，而且容易出错。另外一种做法是可以用JSR 223引入的脚本语言支持，直接把输入的表达式当做JavaScript或是JavaFX脚本来执行，得到结果。下面的代码使用的做法是动态生成Java源代码并编译，接着加载Java类来执行并获取结果。这种做法完全使用Java来实现。

01 private static double calculate(String expr) throws CalculationException {

02 String className = "CalculatorMain";

03 String methodName = "calculate";

04 String source = "public class " + className

05 + " { public static double " + methodName + "() { return " + expr +"; } }";

06 //省略动态编译Java源代码的相关代码，参见上一节

07 boolean result = task.call();

08 if (result) {

09 ClassLoader loader = Calculator.class.getClassLoader();

10 try {

11 Class? clazz = loader.loadClass(className);

12 Method method = clazz.getMethod(methodName, new Class?[] {});

13 Object value = method.invoke(null, new Object[] {});

14 return (Double) value;

15 } catch (Exception e) {

16 throw new CalculationException("内部错误。");

17 }

18 } else {

19 throw new CalculationException("错误的表达式。");

20 }

21 }

上面的代码给出了使用动态生成的Java字节代码的基本模式，即通过类加载器来加载字节代码，创建Java类的对象的实例，再通过Java反射API来调用对象中的方法。

Java字节代码增强

Java 字节代码增强指的是在Java字节代码生成之后，对其进行修改，增强其功能。这种做法相当于对应用程序的二进制文件进行修改。在很多Java框架中都可以见到这种实现方式。Java字节代码增强通常与Java源文件中的注解（annotation）一块使用。注解在Java源代码中声明了需要增强的行为及相关的元数据，由框架在运行时刻完成对字节代码的增强。Java字节代码增强应用的场景比较多，一般都集中在减少冗余代码和对开发人员屏蔽底层的实现细节上。用过JavaBeans的人可能对其中那些必须添加的getter/setter方法感到很繁琐，并且难以维护。而通过字节代码增强，开发人员只需要声明Bean中的属性即可，getter/setter方法可以通过修改字节代码来自动添加。用过JPA的人，在调试程序的时候，会发现实体类中被添加了一些额外的 域和方法。这些域和方法是在运行时刻由JPA的实现动态添加的。字节代码增强在面向方面编程（AOP）的一些实现中也有使用。

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