J2ME循环与String优化设计

循环的最佳化
通常我们撰写循环时，习惯让计数变量从0 开始，然后累加。但是，只要做一点小小的更改，就可以让程序跑的更快，范例程序如下:

//PerfTest.java
import javax.microedition.midlet.*;
import javax.microedition.lcdui.*;

public class PerfTest extends MIDlet {
    public PerfTest() {
    }

    public void startApp() {
        long start, end;
        start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 9000000; i++) {
            ;
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Normal loop : " + (end - start) + " milliseconds");
        start = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 8999999; i >= 0; i--) {
            ;
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Optimized loop : " + (end - start) +
                           " milliseconds");
    }

    public void pauseApp() {
    }

    public void destroyApp(boolean unconditional) {
    }
}

执行结果:
Normal loop : 2046 milliseconds
Optimized loop : 1563 milliseconds

从上述范例我们可以发现，跑900 万次，单单跑循环而以就相差约500 毫秒，将进1/4 的效能提升。

这个范例可以扩大到任何使用到比较运算符(>、>=、<、<=、!=)。之所以会有效能的提升，是因为如果任何数值要与0 比较，在底层都有对应较简单的指令可以对应，也因此加速了程序的执行。范例的第一段程序代码被编译成:

0 invokestatic #2 <Method long currentTimeMillis()>
3 lstore_1
4 iconst_0
5 istore 5
7 goto 13
10 iinc 5 1
13 iload 5
15 ldc #3 <Integer 9000000>
17 if_icmplt 10
20 invokestatic #2 <Method long currentTimeMillis()>
23 lstore_3
24 getstatic #4 <Field java.io.PrintStream out>
27 new #5 <Class java.lang.StringBuffer>
30 dup
31 invokespecial #6 <Method java.lang.StringBuffer()>
34 ldc #7 <String "Normal loop : ">
36 invokevirtual #8 <Method java.lang.StringBuffer append(java.lang.String)>
39 lload_3
40 lload_1
41 lsub
42 invokevirtual #9 <Method java.lang.StringBuffer append(long)>
45 ldc #10 <String " milliseconds">
47 invokevirtual #8 <Method java.lang.StringBuffer append(java.lang.String)>
50 invokevirtual #11 <Method java.lang.String toString()>
53 invokevirtual #12 <Method void println(java.lang.String)>

而第二段程序代码被编译成
56 invokestatic #2 <Method long currentTimeMillis()>
59 lstore_1
60 ldc #13 <Integer 8999999>
62 istore 6
64 goto 70
67 iinc 6 -1
70 iload 6
72 ifgt 67
75 invokestatic #2 <Method long currentTimeMillis()>
78 lstore_3
79 getstatic #4 <Field java.io.PrintStream out>
82 new #5 <Class java.lang.StringBuffer>
85 dup
86 invokespecial #6 <Method java.lang.StringBuffer()>
89 ldc #14 <String "Optimized loop : ">
91 invokevirtual #8 <Method java.lang.StringBuffer append(java.lang.String)>
94 lload_3
95 lload_1
96 lsub
97 invokevirtual #9 <Method java.lang.StringBuffer append(long)>
100 ldc #10 <String " milliseconds">
102 invokevirtual #8 <Method java.lang.StringBuffer append(java.lang.String)>
105 invokevirtual #11 <Method java.lang.String toString()>
108 invokevirtual #12 <Method void println(java.lang.String)>

所以速度加快了。

String 的最佳化

通常我们要处理字符串时，第一个想到的就是String 类别，范例如下:

//StringBufferTest.java
import javax.microedition.midlet.*;
import javax.microedition.lcdui.*;

public class StringBufferTest extends MIDlet {
    public StringBufferTest() {
    }

    public void startApp() {
        Runtime rt = Runtime.getRuntime();
        long diffstart = rt.totalMemory() - rt.freeMemory();
        System.out.println("Memory used Start:" + diffstart);
        //注意，底下的程序代码没有任何意义，纯粹要展示String 有多耗内存
        String sum = "";
        for (int i = 0; i < 5000; i++) {
            sum = sum + "+" + i;
        }
        long diffend = rt.totalMemory() - rt.freeMemory();
        System.out.println("Memory used End:" + diffend);
        System.out.println("Memory used after operation:" +
                           (diffend - diffstart));
    }

    public void pauseApp() {
    }

    public void destroyApp(boolean unconditional) {
    }
}

执行结果:
Memory used Start:28564
Memory used End:259864
Memory used after operation:231300

在此范例程序中，我们使用Runtime 类别的totoalMemory()来取得系统所有的内存大小，使用freeMemory()来取得可用内存的大小，两者相减之后约略是中间程序代码执行时所占用的内存大小。我们可以发现，循环执行500 次，耗掉了约231300 byte 的内存。如果我们把String 用StringBuffer 来替代:

//StringBufferTest.java
import javax.microedition.midlet.*;
import javax.microedition.lcdui.*;

public class StringBufferTest extends MIDlet {
    public StringBufferTest() {
    }

    public void startApp() {
        Runtime rt = Runtime.getRuntime();
        long diffstart = rt.totalMemory() - rt.freeMemory();
        System.out.println("Memory used Start:" + diffstart);
        //注意，底下的程序代码没有任何意义，纯粹要展示StringBuffer
        StringBuffer sum = new StringBuffer("");
        for (int i = 0; i < 5000; i++) {
            sum = sum.append("+").append(i);
        }
        long diffend = rt.totalMemory() - rt.freeMemory();
        System.out.println("Memory used End:" + diffend);
        System.out.println("Memory used after operation:" +
                           (diffend - diffstart));
    }

    public void pauseApp() {
    }

    public void destroyApp(boolean unconditional) {
    }
}

执行结果:
Memory used Start:28548
Memory used End:160848
Memory used after operation:132300

我们发现，改用StringBuffer 之后，循环同样执行500 次，，一样效果的程序代码，但内存只耗掉了132300 byte 的内存。少了将近一倍，这告诉我们，虽然StringBuffer 无法完全取代，但是如果可以的话，尽量使用StringBuffer。

之所以有节省内存的效果，是因为String 对象的设计采用了immutable 这种设计模式(Design Pattern)，这是为了安全性的考量.