第55条（谨慎地进行优化）第55条：谨慎地进行优化

【第55条（谨慎地进行优化）】有三条与优化有关的格言是每个人都应该知道的。这些格言我们可能已经耳熟能详，但是，如果对它们还不太熟悉，请看下面：
很多计算上的过失都被归咎于效率（没有必要达到的效率），而不是任何其他的原因，——甚至包括盲目地做傻事。
——William A.Wulf[Wulf72]
不要去计校效率上的一些小小的得失，在97％的情况下。不成熟的优化才是一切问题的根源。
——Donald E.Knuth[Knuth74]
在优化方面，我们应该遵守两条规则：
规则1：不要进行优化。
规则2（仅针对专加）：还是不要进行优化一一也就是说，在你还没有绝对清晰的未优化方案之前，请不要进行优化．
——M.A.Jackson[Jackson75]
所有这些格言都比Java程序设计语言的出现早了2 0年。它们讲述了一个关于优化的深刻真理：优化的弊大于利，特别是不成熟的优化。在优化过程中，产生的软件可能既不快速，也不正确，而且还不容易修正。
不要因为性能而牺牲合理的结构。要努力编写好的程序而不足快的栏序。如果好的程序不够快，它的结构将使它可以得到优化。好的程序体现了信息隐藏 (information hiding）的原则：只要有可能，它们就会把设计决策集中在单个模块中，因此，可以改变单个决策，而不会影响到系统的其他部分（见第13条：使类和成员的可访问性最小化）。
这并不意味着在完成程序之前就可以忽略性能问题。实现上的问题可以通过后期的优化而得到修正，但是，遍布全局并且限制性能的结构缺陷几乎是不可能被改正的．除非重新编写系统。在系统完成之后再改变设计的某个基本方面，会导致系统的结构很不好，从而难以维护和改进。因此，必须在设计过程中考虑到性能间题。
努力避免那些限制性能的设计决策。当一个系统设计完成之后，其中最难以更改的组件是那些指定了模块之间交互关系以及模块与外界交互关系的组件。在这些设计组件之中，最主要的是API线路层（wire-Ievel）协议以及永久数据格式。这些设计组件不仅在事后难以甚至不可能改变，而且它们都有可能对系统本该达到的性能产生严重的限制。
要考虑API设计决策的性能后果。使公有的类型成为可变的（mutable )。这可能会导致大量不必要的保护性拷贝（见第39条：必要时进行保护性拷贝 )。同样地，在适合使用复合模式的公有类中使用继承，会把这个类与它的超类永远地束缚在一起，从而人为地限制了子类的性能（见第16条：复合优先于继承)。最后一个例子，在API中使用实现类型而不是接口，会把你束缚在一个具休的实现上，即使将来出现更快的实现你也无法使用（见第52条：通过接口引用对象）。
API设计对于性能的影响是非常实际的。考虑java.awt.Component类中的getSize方法。这个决定就是，这个注重性能的方法将返回Dimension实例，与此密切相关的决定是，Dimension实例是可变的，迫使这个方法的任何实现都必须为每个调用分配一个新的Dimension实例。尽管在现代V M上分配小对象的开销并不大，但是分配数百万个不必要的对象仍然会严重地损害性能。

public Dimension getSize() { return size(); } @Deprecated public Dimension size() { return new Dimension(width, height); }

在这种情况下，有几种可供选择的替换方案。理想情况下，Dimension应该是不可变的（见第15条：使可变性最小化）；另一种方案是，用两个方法来替换getSize方法，它们分别返回Dimension对象的单个基本组件。实际上．在1.2发行版本中，出于性能方面的原因，两个这样的方法已经被加入到Component API中。然而，原先的客户端代码仍然可以使用getSize方法，但是仍然要承受原始API设计决策所带来的性能影响。
幸运的是，一般而言，好的API设计也会带来好的性能。为获得好的性能而对API进行包装，这是一种非常不好的想法。导致你对API进行包装的性能因素可能会在平台未来的发行版本中，或者在将来的底层软件中不复存在，但是披包装的API以及由它引起的问题将永远困扰着你。
一旦谨慎地设计了程序，井且产生了一个清晰、简明、结构良好的实现，那么就到了该考虑优化的时候了，假定此时你对于程序的性能还不满意。
回想一下Jackson的两条优化规则：“不要优化＂以及“（仅针对专家）还是不要优化"。他可以再增加一条：在每次试图做优化之前和之后，要对性能进行测量。你可能会惊讶于自己的发现。试图做的优化通常对于性能井没有明显的影响，有时候甚至会使性能变得更差。主要的原因在于，要猜出程序把时间花在哪些地方并不容易。你认为程序慢的地方可能井没有问题，这种情况下实际上是在浪费时间去尝试优化。大多数人认为：程序把8 0％的时间花在2 0％的代码上了。
性能剖析工具有助于你决定应该把优化的重心放在哪里。这样的工具可以为你提供运行时的信息，比如每个方法大致上花费了多少时间、它被调用多少次。除了确定优化的重点之外，它还可以警告你是否需要改变算法。如果一个平方级（或更差）的算法潜藏在程序中，无论怎么调整和优化都很难解决问题。你必须用更有效的算法来替换原来的算法。系统中的代码越多，使用性能剖析器就显得越发重要。这就好像要在一堆干草中寻找一根针：达堆干草越大，使用金属探测器就越有用。JDK带了简单的性能剖析器，现代的IDE也提供了更加成熟的性能剖折工具。
在Java乎台上对优化的结果进行测量，比在其他的传统平台上更有必要，因为Java程序设计语言没有很强的性能模型。各种基本操作的相对开销也没有明确定义。程序员所编写的代码与CPU执行的代码之间存在“语义沟（semantic gap)”，而且这条语义沟比传统编译语言中的更大，这使得要想可靠地预测出任何优化的性能结果都非常困难。大量流传的关于性能的说法最终都被证明为半真半假。或者根本就不正确。
不仅Java的性能模型未得到很好的定义。而且在不同的JVM实现.，或者不同的发行版本，以及不同的处理器，在它们这些当中也都各不相同。如果将要在多个JVM实现和多种硬件平台上运行程序，很重要的一点是，需要在每个Java实现上测量优化效果。有时候，还必须在从不同JVM实现或者硬件平台上得到的性能结果之中进行权衡。
总而言之，不要费力去编写快速的程序——应该努力编写好的程序，速度自然会随之而来。在设计系统的时候，特别是在设计API、线路层协议和永久数据格式的时候，一定要考虑性能的因素。当构建完系统之后，要测量它的性能。如果它足够快，你的任务就完成了。如果不够快，则可以在性能剖析器的帮助下，找到问题的根源，然后设法优化系统中相关的部分。第一个步骤是检查所选择的算法：再多的低层优化也无法弥补算法的选择不当。必要时重复这个过程，在每次改变之后都要测量性能，直到满意为止。