性能优化
Android应用程序运行的移动设备受限于其运算能力,存储空间,及电池续航。由此,它必须是高效的。电池续航可能是一个促使你优化程序的原因,即使他看起来已经运行的足够快了。由于续航对用户的重要性,当电量耗损陡增时,意味这用户迟早会发现是由于你的程序。
虽然这份文档主要包含着细微的优化,但这些绝不能成为你软件成败的关键。选择合适的算法和数据结构永远是你最先应该考虑的事情,但这超出这份文档之外。
简介
写出高效的代码有两条基本的原则:
l 不作没有必要的工作。
l 尽量避免内存分配。
明智的优化
这份文档是关于Android规范的细微优化,所以先确保你已经了解哪些代码需要优化,并且知道如何去衡量你所做修改所带来的效果(好或坏)。开发投入的时间是有限的,所以明智的时间规划很重要。
(更多分析和笔记参见总结。)
这份文档同时确保你在算法和数据结构上作出最佳选择的同时,考虑API选择所带来的潜在影响。使用合适的数据结构和算法比这里的任何建议都更有价值,优先考虑API版本带来的影响有助于你找到更好的实现。(这在类库代码中更为重要,相比应用代码)
(如果你需要这样的建议,参见 Josh Bloch's Effective Java, item 47.)
在优化Android程序时,会遇到的一个棘手问题是,保证你的程序能在不同的硬件平台上运行。虚拟机版本和处理器各部相同,因此运行在之上的速度也大不一样。但这并且不是简单的A比B快或慢,并能在设备间做出排列。特别的,模拟器上只能评测出一小部分设备上体现的东西。有无JIT的设备间也存在着巨大差异,在JIT设备上好的代码有时候会在无JIT的设备上表现的并不好。
如果你想知道一个程序在设备上的具体表现,就必须在上面进行测试。
避免创建不必要的对象
对象创建永远不会是免费的。每个线程的分代GC给零时对象分配一个地址池以降低分配开销,但往往内存分配比不分配需要的代价大。
如果在用户界面周期内分配对象,就会强制一个周期性的垃圾回收,给用户体验增加小小的停顿间隙。Gingerbread中提到的并发回收也许有用,但不必要的工作应当被避免的。
因此,应该避免不必要的对象创建。下面是几个例子:
l 如果有一个返回String的方法,并且他的返回值常常附加在一个StringBuffer上,改变声明和实现,让函数直接在其后面附加,而非创建一个短暂存在的零时变量。
l 当从输入的数据集合中读取数据时,考虑返回原始数据的子串,而非新建一个拷贝.这样你虽然创建一个新的对象,但是他们共享该数据的char数组。(结果是即使仅仅使用原始输入的一部分,你也需要保证它的整体一直存在于内存中。)
一个更彻底的方案是将多维数组切割成平行一维数组:
l Int类型的数组常有余Integer类型的。推而广之,两个平行的int数组要比一个(int,int)型的对象数组高效。这对于其他任何基本数据类型的组合都通用。
l 如果需要实现一个容器来存放元组(Foo,Bar),两个平行数组Foo[],Bar[]会优于一个(Foo,Bar)对象的数组。(例外情况是:当你设计API给其他代码调用时,应用好的API设计来换取小的速度提升。但在自己的内部代码中,尽量尝试高效的实现。)
通常来讲,尽量避免创建短时零时对象.少的对象创建意味着低频的垃圾回收。而这对于用户体验产生直接的影响。
性能之谜
前一个版本的文档给出了好多误导人的主张,这里做一些澄清:
在没有JIT的设备上,调用方法所传递的对象采用具体的类型而非接口类型会更高效(比如,传递HashMapmap比Map map调用一个方法的开销小,尽管两个map都是HashMap).但这并不是两倍慢的情形,事实上,他们只相差6%,而有JIT时这两种调用的效率不相上下。
在没有JIT的设备上,缓存后的字段访问比直接访问快大概20%。而在有JIT的情况下,字段访问的代价等同于局部访问,因此这里不值得优化,除非你觉得他会让你的代码更易读(对于final ,static,及static final 变量同样适用)
用静态代替虚拟
如果不需要访问某对象的字段,将方法设置为静态,调用会加速15%到20%。这也是一种好的做法,因为你可以从方法声明中看出调用该方法不需要更新此对象的状态。
避免内部的Getters/Setters
在源生语言像C++中,通常做法是用Getters(i=getCount())代替直接字段访问(i=mCount)。这是C++中一个好的习惯,因为编译器会内联这些访问,并且如果需要约束或者调试这些域的访问,你可以在任何时间添加代码。
而在Android中,这不是一个好的做法。虚方法调用的代价比直接字段访问高昂许多。通常根据面向对象语言的实践,在公共接口中使用Getters和Setters是有道理的,但在一个字段经常被访问的类中宜采用直接访问。
无JIT时,直接字段访问大约比调用getter访问快3倍。有JIT时(直接访问字段开销等同于局部变量访问),要快7倍。在Froyo版本中确实如此,但以后版本可能会在JIT中改进Getter方法的内联。
对常量使用Static Final修饰符
考虑下面类首的声明:
编译器会生成一个类初始化方法<clinit>,当该类初次被使用时执行,这个方法将42存入intVal中,并得到类文件字符串常量strVal的一个引用。当这些值在后面被引用时,他们通过字段查找进行访问。
我们改进实现,采用 final关键字:
类不再需要<clinit>方法,因为常量通过静态字段初始化器进入dex文件中。引用intVal的代码,将直接调用整形值42;而访问strVal,也会采用相对开销较小的“字符串常量”(原文:“sring constant”)指令替代字段查找。(这种优化仅仅是针对基本数据类型和String类型常量的,而非任意的引用类型。但尽可能的将常量声明为static final是一种好的做法。
使用改进的For循环语法
改进for循环(有时被称为“for-each”循环)能够用于实现了iterable接口的集合类及数组中。在集合类中,迭代器让接口调用hasNext()和next()方法。在ArrayList中,手写的计数循环迭代要快3倍(无论有没有JIT),但其他集合类中,改进的for循环语法和迭代器具有相同的效率。
这里有一些迭代数组的实现:
zero()是当中最慢的,因为对于这个遍历中的历次迭代,JIT并不能优化获取数组长度的开销。
One()稍快,将所有东西都放进局部变量中,避免了查找。但仅只有声明数组长度对性能改善有益。
Two()是在无JIT的设备上运行最快的,对于有JIT的设备则和one()不分上下。他采用了JDK1.5中的改进for循环语法。
结论:优先采用改进for循环,但在性能要求苛刻的ArrayList迭代中,考虑采用手写计数循环。
(参见 Effective Java item 46.)
在私有内部内中,考虑用包访问权限替代私有访问权限
考虑下面的定义:
需要注意的关键是:我们定义的一个私有内部类(Foo$Inner),直接访问外部类中的一个私有方法和私有变量。这是合法的,代码也会打印出预期的“Value is 27”。
但问题是,虚拟机认为从Foo$Inner中直接访问Foo的私有成员是非法的,因为他们是两个不同的类,尽管Java语言允许内部类访问外部类的私有成员,但是通过编译器生成几个综合方法来桥接这些间隙的。
内部类会在外部类中任何需要访问mValue字段或调用doStuff方法的地方调用这些静态方法。这意味着这些代码将直接存取成员变量表现为通过存取器方法访问。之前提到过存取器访问如何比直接访问慢,这例子说明,某些语言约会定导致不可见的性能问题。
如果你在高性能的Hotspot中使用这些代码,可以通过声明被内部类访问的字段和成员为包访问权限,而非私有。但这也意味着这些字段会被其他处于同一个包中的类访问,因此在公共API中不宜采用。
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