使用临时变量提高Java代码性能

一个Java类中可以存在多种形式的变量，可以是最一般的成员变量；或将其定义为静态变量；也可以在方法中定义临时变量。这三种变量的存取效率如何？

1．测试

下面作个实验，看下面代码。

class CheckVars { privateintinstVar;// 成员变量 privatestaticintstaticVar; // 静态变量 // 存取类方法中的临时变量 void tempAccess(int val) { int j = 0;// 临时变量 long startTime = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < val; i++) j += 1; long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("temp var: " + (endTime - startTime) + " milli seconds"); } // 存取类的成员变量 void instanceAccess(int val) { long startTime = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < val; i++) instVar += 1; long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("instance var: " + (endTime - startTime) + " milli seconds"); } // 存取类的 static 变量 void staticAccess(int val) { long startTime = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < val; i++) staticVar += 1; long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("static var: " + (endTime - startTime) + " milli seconds"); } publicstaticvoid main(String[] args){ CheckVars test=new CheckVars(); test.tempAccess(200000000); test.instanceAccess(200000000); test.staticAccess(200000000); } }

结果：

temp var: 350 milli seconds

instance var: 821 milli seconds

static var: 852 milli seconds

这段代码中的每个方法都执行相同的循环，并反复相同的次数。唯一的不同是每个循环使一个不同类型的变量递增。方法 tempAccess 使一个局部堆栈变量递增，instanceAccess 使类的一个成员实例变量递增，而 staticAccess 使类的一个 static 变量递增。

从结果中可以发现，instanceAccess 和 staticAccess 的执行时间基本相同。但是，tempAccess 要快两到三倍。

2．JVM存取变量机制

存取堆栈变量如此快是因为JVM 存取堆栈变量比它存取 static 变量或类的实例变量执行的操作少。

JVM 是一种基于堆栈的虚拟机，因此优化了对堆栈数据的存取和处理。所有局部变量都存储在一个局部变量表中，在 Java 操作数堆栈中进行处理，并可被高效地存取。

存取 static 变量和实例变量成本更高，因为 JVM 必须使用代价更高的操作码，并从常数存储池中存取它们。（常数存储池保存一个类型所使用的所有类型、字段和方法的符号引用。）通常，在第一次从常数存储池中访问 static 变量或实例变量以后，JVM 将动态更改字节码以使用效率更高的操作码。尽管有这种优化，堆栈变量的存取仍然更快。

3．优化代码

考虑到这些事实，就可以重新构建前面的代码，以便通过存取堆栈变量而不是实例变量或 static 变量使操作更高效。

publicclass CheckVarsAdv { privateintinstVar; privatestaticintstaticVar; void tempAccess(int val) { int j = 0; long startTime = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < val; i++) j += 1; long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("temp var: " + (endTime - startTime) + " milli seconds"); } void instanceAccess(int val) { int j = instVar; long startTime = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < val; i++) j += 1; long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("instance var: " + (endTime - startTime) + " milli seconds"); instVar = j; } void staticAccess(int val) { int j = staticVar; long startTime = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i < val; i++) j += 1; long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("static var: " + (endTime - startTime) + " milli seconds"); staticVar = j; } publicstaticvoid main(String[] args){ CheckVarsAdv test=new CheckVarsAdv(); test.tempAccess(200000000); test.instanceAccess(200000000); test.staticAccess(200000000); } }

结果：

temp var: 341 milli seconds

instance var: 370 milli seconds

static var: 361 milli seconds

方法 instanceAccess 和 staticAccess 被修改为将它们的实例变量或 static 变量复制到局部堆栈变量中。当变量的处理完成以后，其值又被复制回实例变量或 static 变量中。这种简单的更改明显提高了 instanceAccess 和 staticAccess 的性能。这三个方法的执行时间现在基本相同。