Java代码优化过程的实例介绍(1)(2)

清单 2. 共享数据库连接的代码片段

通过上述的优化之后，性能有了小幅度的提升，从 50 秒左右降到了 40 秒左右。共享数据库连接而得到的性能提升的原因是，数据库连接是一个耗时耗资源的操作，需要同远程计算机进行网络通信，建立 TCP 连接，还需要维护连接状态表，建立数据缓冲区。如果共享数据库连接，则只需要进行一次数据库连接操作，省去了多次重新建立数据库连接的时间。

针对插入数据库记录的优化 1

使用预编译 SQL。具体做法是使用 java.sql.PreparedStatement 代替 java.sql.Statement 生成 SQL 语句。PreparedStatement 使得数据库预先编译好 SQL 语句，可以传入参数。而 Statement 生成的 SQL 语句在每次提交时，数据库都需进行编译。在执行大量类似的 SQL 语句时，可以使用 PreparedStatement 提高执行效率。使用 PreparedStatement 的另一个好处是不需要拼接 SQL 语句，代码的可读性更强。通过上述的优化之后，性能有了小幅度的提升，从 40 秒左右降到了 30~35 秒左右。

清单 3. 使用 Statement 的代码片段

清单 4. 使用 PreparedStatement 的代码片段

针对插入数据库记录的优化 2

使用 SQL 批处理。通过 java.sql.PreparedStatement 的 addBatch 方法将 SQL 语句加入到批处理，这样在调用 execute 方法时，就会一次性地执行 SQL 批处理，而不是逐条执行。通过上述的优化之后，性能有了小幅度的提升，从 30~35 秒左右降到了 30 秒左右。

针对多线程的优化

使用多线程实现并发 / 并行。清空数据库表的操作、把从 2 个外部系统 D 取得的数据插入数据库记录的操作，是相互独立的任务，可以给每个任务分配一个线程执行。清空数据库表的操作应该先于数据库插入操作完成，可以通过 java.lang.Thread 类的 join 方法控制线程执行的先后次序。在单核 CPU 时代，操作系统中某一时刻只有一个线程在运行，通过进程 / 线程调度，给每个线程分配一小段执行的时间片，可以实现多个进程 / 线程的并发(concurrent)执行。而在目前的多核多处理器背景下，操作系统中同一时刻可以有多个线程并行(parallel)执行，大大地提高了计算速度。

清单 5. 使用多线程的代码片段

通过上述的优化之后，性能有了大幅度的提升，从 30 秒左右降到了 15 秒以下，10~15 秒之间。使用多线程而得到的性能提升的原因是，系统部署所在的服务器是多核多处理器的，使用多线程，给每个任务分配一个线程执行，可以充分地利用 CPU 计算资源。

笔者试着给每个任务分配两个线程执行，希望能使程序运行得更快，但是事与愿违，此时程序运行的时间反而比每个任务分配一个线程执行的慢，大约 20 秒。笔者推测，这是因为线程较多(相对于 CPU 的内核数)，使得 CPU 忙于线程的上下文切换，过多的线程上下文切换使得程序的性能反而不如之前。因此，要根据实际的硬件环境，给任务分配适量的线程执行。

针对设计模式的优化

使用 DAO 模式抽象出数据访问层。原来的代码中混杂着 JDBC 操作数据库的代码，代码结构显得十分凌乱。使用 DAO 模式(Data Access Object Pattern)可以抽象出数据访问层，这样使得程序可以独立于不同的数据库，即便访问数据库的代码发生了改变，上层调用数据访问的代码无需改变。并且程序员可以摆脱单调繁琐的数据库代码的编写，专注于业务逻辑层面的代码的开发。通过上述的优化之后，性能并未有提升，但是代码的可读性、可扩展性大大地提高了。

图 2. DAO 模式的层次结构

清单 6. 使用 DAO 模式的代码片段

回顾以上代码优化过程：关闭日志记录、共享数据库连接、使用预编译 SQL、使用 SQL 批处理、使用多线程实现并发 / 并行、使用 DAO 模式抽象出数据访问层，程序运行时间从最初的 100 秒左右降低到 15 秒以下，在性能上得到了很大的提升，同时也具有了更好的可读性和可扩展性。

结束语

通过该项目实例，笔者深深地感到，想要写出一个性能优化、可读性可扩展性强的程序，需要对计算机系统的基本概念、原理，编程语言的特性，软件系统架构设计都有较深入的理解。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，想要将这些基本理论、编程技巧融会贯通，还需要不断地实践，并总结心得体会。