【软件构造】课件精译（二十一） 代码调优

一、代码调优的策略和过程

代码调优是修改正确的代码以实现更高效地运行。
调优通常是指小规模的改变
在代码层面调优之前，应首先考虑以下策略：
不要过分强调不需要的性能
高层的架构设计
更换数据类型或算法
是否由类库中隐藏的对OS的调用导致的问题
优化编译器
升级硬件
代码调优是最后的选择
程序优化的Pareto原则
20％的程序消耗了80％的执行时间
调优的目标就是找到20%的热点，并优化
完美是优良的敌人，努力做到完美，可能会妨碍软件的完成。先解决有无问题，再解决优劣问题。
代码调优并不是减少代码行、根据猜测进行优化、随时随地优化、优化排在第一位

（1）代码行数与效率

代码行数与程序的资源占用和运行速度之间没有必然的联系

（2）通过剖析和测量进行调优

性能分析有助于发现热点
性能分析为度量改进后的效果提供了基础
代码调优应基于精确地度量
每次调优都意味着需要重新性能分析
否则，在一种环境下的调优，在其他环境下有可能反而降低性能

（3）完成代码后再优化

忙于微观的优化，会导致忽略了全局的优化
完成开发之前，难以发现瓶颈
即使发现并纠正了瓶颈，也可能造成其他的瓶颈
早期关注优化，会忽略更重要的目标

（4）速度与正确性

显然正确是最重要的，只有很少的项目把性能摆在首位，对多数程序而言，早期优化会影响包括性能在内的整体质量
起始于书写良好的代码，只在最后进行调优
何时调优
使用高品质的设计
使程序正确
使其模块化，易于修改，以便以后轻松使用
完成并正确后，检查性能。 如果程序变细，请快速小巧
在需要之前不要进行优化
代码调优过程
使用精心设计的代码来开发软件，这些代码很容易理解和修改。
如果性能比较差：
保存可工作版本
评价系统，发现热点
确定问题根源（设计、数据类型、算法，调优是否适合

二、低效率的常见原因

（1）I/O

不必要的I/O操作，在允许的情况下，尽量使用内存运算

（2）Paging分页

导致OS进行内存分页操作的程序的运算速度，比不分页的慢很多

（3）系统调用

系统子程序调用代价高
部分系统子程序中包含了不易发觉的耗时的IO操作等
自己写服务 ，只实现必须的部分
让系统供应商优化其开发的被调用程序

（4）操作的相对性能消耗

三、对象创建与复用的代码调优

（1）单例模式（Singleton Pattern）

某些类在概念上只有一个实例
只创建一个对象，然后复用
对管理重用的代码进行封装
确保类只有一个实例，并提供一个全局访问点
只能有一个类的实例，并且客户端可以从众所周知的访问点访问它
当唯一的实例可以通过子类扩展时，客户端应该能够使用扩展实例而不修改它们的代码
类负责管理其唯一实例
构造器private，提供static方法和字段允许对唯一实例的调用

（3）原型模式

通过复制已有原型对象新创建对象
目标：创建或初始化对象代价高时，可通过此模式创建相似对象，降低开销
类似于文档模板，创建一次，多次被复制使用，作为撰写文档的起点。
原型模式在初始化创建第一个对象时开销大，然后将这些值作为原型存储在存储库中。
需要再次创建相同或类似对象时，只需从存储库中获取所有值已经预填充的原型副本。

（6）对象初始化

构造和初始化对象
利用new方法创建对象时，涉及的构造链会自动执行。开销大
应该检查构造函数层次结构以消除对实例变量的任何多重初始化
可以使用clone()替代构造方法，以避免链式构造
预分配对象
在应用程序中有空闲时间时尽早创建对象，并保留这些对象直到需要为止
延迟初始化

（5）函数相关的代码调优

良好的子程序分解是调优的强大工具
小巧而良好定义的子程序节省空间、易于优化、易于重写

六、I/O与日志的代码调优

（参考之前章节

七、数据结构与算法的代码调优

（参考数据结构与算法的相关课程