代碼性能優化建議 · Android Training官方培訓課程中文版

> 編寫:[kesenhoo](https://github.com/kesenhoo) - 原文:[http://developer.android.com/training/articles/perf-tips.html](http://developer.android.com/training/articles/perf-tips.html) 這篇文章主要介紹一些小細節的優化技巧，當這些小技巧綜合使用起來的時候，對于整個App的性能提升還是有作用的，只是不能較大幅度的提升性能而已。選擇合適的算法與數據結構才應該是你首要考慮的因素，在這篇文章中不會涉及這方面。你應該使用這篇文章中的小技巧作為平時寫代碼的習慣，這樣能夠提升代碼的效率。通常來說，高效的代碼需要滿足下面兩個規則： - 不要做冗余的工作 - 如果能避免，盡量不要分配內存在優化App時最難解決的問題之一就是讓App能在各種類型的設備上運行。不同版本的虛擬機在不同的處理器上會有不同的運行速度。你甚至不能簡單的認為“設備X的速度是設備Y的F倍”，然后還用這種倍數關系去推測其他設備。特別的是，在模擬器上的運行速度和在實際設備上的速度沒有半點關系。同樣，設備有沒有JIT（即時編譯，譯者注）也對運行速度有重大影響：在有JIT情況下的最優化代碼不一定在沒有JIT的情況下也最優化。為了確保App在各設備上都能良好運行，就要確保你的代碼在不同檔次的設備上都盡可能的優化。 ### 避免創建不必要的對象創建對象從來不是無代價的。在線程分配池里的逐代垃圾回收器可以使臨時對象的分配變得廉價一些，但是分配內存總是比不分配更昂貴。隨著你在App中分配更多的對象，你可能需要強制GC（垃圾回收，譯者注），為用戶體驗做一個小小的減壓。Android 2.3 中引入的并發GC會幫助你做這件事情，但畢竟不必要的工作應該盡量避免因此請盡量避免創建不必要的對象，有下面一些例子來說明這個問題： - 如果你需要返回一個String對象，并且你知道它最終會需要連接到一個StringBuffer，請修改你的函數簽名和實現方式，避免直接進行連接操作，應該采用創建一個臨時對象來做這個操作. - 當從輸入的數據集中抽取出String的時候，嘗試返回原數據的substring對象，而不是創建一個重復的對象。你將會 new 一個 String 對象，但是它應該和原數據共享內部的 `char[]`（代價是如果你只是用原數據中的一小部分，你只需要保存這一小部分的對象在內存中）一個稍微激進點的做法是把所有多維的數據分解成一維的數組: - 一組int數據要比一組Integer對象要好很多。可以得知，兩組一維數組要比一個二維數組更加的有效率。同樣的，這個道理可以推廣至其他原始數據類型。 - 如果你需要實現一個數組用來存放(Foo,Bar)的對象，記住使用Foo[]與Bar[]要比(Foo,Bar)好很多。(例外的是，為了某些好的API的設計，可以適當做一些妥協。但是在自己的代碼內部，你應該多多使用分解后的容易）。通常來說，需要避免創建更多的臨時對象。更少的對象意味者更少的GC動作，GC會對用戶體驗有比較直接的影響。 ### 選擇Static而不是Virtual 如果你不需要訪問一個對象的值域,請保證這個方法是static類型的,這樣方法調用將快15%-20%。這是一個好的習慣，因為你可以從方法聲明中得知調用無法改變這個對象的狀態。 ### 常量聲明為Static Final 考慮下面這種聲明的方式 ~~~ static int intVal = 42; static String strVal = "Hello, world!"; ~~~ 編譯器會使用一個初始化類的函數，然后當類第一次被使用的時候執行。這個函數將42存入`intVal`，還從class文件的常量表中提取了`strVal`的引用。當之后使用`intVal`或`strVal`的時候，他們會直接被查詢到。我們可以用`final`關鍵字來優化： ~~~ static final int intVal = 42; static final String strVal = "Hello, world!"; ~~~ 這時再也不需要上面的方法了，因為final聲明的常量進入了靜態dex文件的域初始化部分。調用`intVal`的代碼會直接使用42，調用`strVal`的代碼也會使用一個相對廉價的“字符串常量”指令，而不是查表。 > 注意：這個優化方法只對原始類型和String類型有效，而不是任意引用類型。不過，在必要時使用`static final`是個很好的習慣 ### 避免內部的Getters/Setters 像C++等native language,通常使用getters(i = getCount())而不是直接訪問變量(i = mCount)。這是編寫C++的一種優秀習慣，而且通常也被其他面向對象的語言所采用，例如C#與Java，因為編譯器通常會做inline訪問，而且你需要限制或者調試變量，你可以在任何時候在getter/setter里面添加代碼。然而，在Android上，這是一個糟糕的寫法。虛函數的調用比起直接訪問變量要耗費更多。在面向對象編程中，將getter和setting暴露給公用接口是合理的，但在類內部應該僅僅使用域直接訪問。在沒有JIT(Just In Time Compiler)時，直接訪問變量的速度是調用getter的3倍。有JIT時,直接訪問變量的速度是通過getter訪問的7倍。請注意，如果你使用[ProGuard](http://developer.android.com/tools/help/proguard.html), 你可以獲得同樣的效果，因為ProGuard可以為你inline accessors. ### 使用增強的For循環增強的For循環（也被稱為 for-each 循環）可以被用在實現了 Iterable 接口的 collections 以及數組上。使用collection的時候，Iterator (迭代器，譯者注) 會被分配，用于for-each調用`hasNext()`和`next()`方法。使用ArrayList時，手寫的計數式for循環會快3倍（不管有沒有JIT），但是對于其他collection，增強的for-each循環寫法會和迭代器寫法的效率一樣。請比較下面三種循環的方法： ~~~ static class Foo { int mSplat; } Foo[] mArray = ... public void zero() { int sum = 0; for (int i = 0; i < mArray.length; ++i) { sum += mArray[i].mSplat; } } public void one() { int sum = 0; Foo[] localArray = mArray; int len = localArray.length; for (int i = 0; i < len; ++i) { sum += localArray[i].mSplat; } } public void two() { int sum = 0; for (Foo a : mArray) { sum += a.mSplat; } } ~~~ - zero()是最慢的，因為JIT沒有辦法對它進行優化。 - one()稍微快些。 - two() 在沒有做JIT時是最快的，可是如果經過JIT之后，與方法one()是差不多一樣快的。它使用了增強的循環方法for-each。所以請盡量使用for-each的方法，但是對于ArrayList，請使用方法one()。 > 你還可以參考 Josh Bloch 的《Effective Java》這本書的第46條 ### 使用包級訪問而不是內部類的私有訪問參考下面一段代碼 ~~~ public class Foo { private class Inner { void stuff() { Foo.this.doStuff(Foo.this.mValue); } } private int mValue; public void run() { Inner in = new Inner(); mValue = 27; in.stuff(); } private void doStuff(int value) { System.out.println("Value is " + value); } } ~~~ 這里重要的是，我們定義了一個私有的內部類（`Foo$Inner`），它直接訪問了外部類中的私有方法以及私有成員對象。這是合法的，這段代碼也會如同預期一樣打印出"Value is 27"。問題是，VM因為`Foo`和`Foo$Inner`是不同的類，會認為在`Foo$Inner`中直接訪問`Foo`類的私有成員是不合法的。即使Java語言允許內部類訪問外部類的私有成員。為了去除這種差異，編譯器會產生一些仿造函數： ~~~ /*package*/ static int Foo.access$100(Foo foo) { return foo.mValue; } /*package*/ static void Foo.access$200(Foo foo, int value) { foo.doStuff(value); } ~~~ 每當內部類需要訪問外部類中的mValue成員或需要調用doStuff()函數時，它都會調用這些靜態方法。這意味著，上面的代碼可以歸結為，通過accessor函數來訪問成員變量。早些時候我們說過，通過accessor會比直接訪問域要慢。所以，這是一個特定語言用法造成性能降低的例子。如果你正在性能熱區（hotspot:高頻率、重復執行的代碼段）使用像這樣的代碼，你可以把內部類需要訪問的域和方法聲明為包級訪問，而不是私有訪問權限。不幸的是，這意味著在相同包中的其他類也可以直接訪問這些域，所以在公開的API中你不能這樣做。 ### 避免使用float類型 Android系統中float類型的數據存取速度是int類型的一半，盡量優先采用int類型。就速度而言，現代硬件上，float 和 double 的速度是一樣的。空間而言，double 是兩倍float的大小。在桌面機上，空間不是問題的情況下，你應該使用 double 。同樣，對于整型，有些處理器實現了硬件幾倍的乘法，但是沒有除法。這時，整型的除法和取余是在軟件內部實現的，這在你使用哈希表或大量輸血操作時要考慮到。 ### 使用庫函數除了那些常見的讓你多使用自帶庫函數的理由以外，記得系統函數有時可以替代第三方庫，并且還有匯編級別的優化，他們通常比帶有JIT的Java編譯出來的代碼更高效。典型的例子是：Android API 中的 `String.indexOf()`，Dalvik出于內聯性能考慮將其替換。同樣 `System.arraycopy()`函數也被替換，這樣的性能在Nexus One測試，比手寫的for循環并使用JIT還快9倍。 > 參見 Josh Bloch 的《Effective Java》這本書的第47條 ### 謹慎使用native函數結合Android NDK使用native代碼開發，并不總是比Java直接開發的效率更好的。Java轉native代碼是有代價的，而且JIT不能在這種情況下做優化。如果你在native代碼中分配資源（比如native堆上的內存，文件描述符等等），這會對收集這些資源造成巨大的困難。你同時也需要為各種架構重新編譯代碼（而不是依賴JIT）。你甚至對已同樣架構的設備都需要編譯多個版本：為G1的ARM架構編譯的版本不能完全使用Nexus One上ARM架構的優勢，反之亦然。 Native 代碼是在你已經有本地代碼，想把它移植到Android平臺時有優勢，而不是為了優化已有的Android Java代碼使用。如果你要使用JNI,請學習[JNI Tips](http://developer.android.com/guide/practices/jni.html) > 參見 Josh Bloch 的《Effective Java》這本書的第54條 ### 關于性能的誤區在沒有JIT的設備上，使用一種確切的數據類型確實要比抽象的數據類型速度要更有效率（例如，調用`HashMap map`要比調用`Map map`效率更高）。有誤傳效率要高一倍，實際上只是6%左右。而且，在JIT之后，他們直接并沒有大多差異。在沒有JIT的設備上，讀取緩存域比直接讀取實際數據大概快20%。有JIT時，域讀取和本地讀取基本無差。所以優化并不值得除非你覺得能讓你的代碼更易讀（這對 final, static, static final 域同樣適用）。 ### 關于測量在優化之前，你應該決定你遇到了性能問題。你應該確保你能夠準確測量出現在的性能，否則你也不會知道優化是否真的有效。本章節中所有的技巧都需要Benchmark（基準測試）的支持。Benchmark可以在 [code.google.com "dalvik" project](http://code.google.com/p/dalvik/source/browse/#svn/trunk/benchmarks) 中找到 Benchmark是基于Java版本的 [Caliper](http://code.google.com/p/caliper/) microbenchmarking（基準微測，譯者注）框架開發的。Microbenchmarking很難做準確，所以Caliper幫你完成這部分工作，甚至還幫你測了你沒想到需要測量的部分（因為，VM幫你管理了代碼優化，你很難知道這部分優化有多大效果）。我們強烈推薦使用Caliper來做你的基準微測工作。我們也可以用[Traceview](http://developer.android.com/tools/debugging/debugging-tracing.html) 來測量，但是測量的數據是沒有經過JIT優化的，所以實際的效果應該是要比測量的數據稍微好些。關于如何測量與調試，還可以參考下面兩篇文章： - [Profiling with Traceview and dmtracedump](http://developer.android.com/tools/debugging/debugging-tracing.html) - [Analysing Display and Performance with Systrace](http://developer.android.com/tools/debugging/systrace.html)