码出高效JAVA代码

本文更多关注平时容易忽略的技巧或者细节，不是条条框框的JAVA入门教程。想到什么或者看到什么比较合适就写下来了，不定期更新

文章目录

一、序列化
二、Final不可继承类
三、Enum
四、双重检查单实例
五、InterruptedException异常处理
六、StringUtils\CollectionUtils\RestTemplate
七、异常处理
八、Finally
九、Maven管理多模块
十、Assembly plugin自定义打包
十一、线程池
十二、读写锁ReadWriteLock
十三、覆写、重载、泛型
十四、并发容器
十五、lost wake up问题
十六、Thread.sleep(0)的妙用
十七、高效合理设计RPC接口
1、RPC接口异常显式返回
2、使用Specification规格模式解决查询接口过多的问题
十八、String对象
十九、单例模式与垃圾回收
二十、Arrays#asList容易踩的坑

一、序列化

随着微服务的推行，越来越多的服务转变成远程服务调用，中间最重要的就是序列化和反序列化，那么数据传输的安全性就不可轻视，不少黑客就是通过序列化漏洞获取到敏感数据,我们应该对重要字段进行过滤

@Data
@Builder
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@ToString
public class Person implements Serializable {private static final  long serialVersionUID = 1L;private String firstName;private String lastName;private static String job;                      // 静态字段不参与序列化private transient String birthday;              // 敏感数据private transient String socialSecurityNumber;  // 敏感数据//    private static final ObjectStreamField[]
//            serialPersistentFields = {
//            new ObjectStreamField("firstName", Person.class),
//            new ObjectStreamField("lastName", Person.class)
//    };
}

1、POJO一般都实现Serializable并且设置serialVersionUID的值，以便对象传递和保证完整性,如果有父子类则父类必须实现

2、必须实现set\get\toString方法，但是不要在set\get方法上处理业务逻辑，因为如果直接访问属性，后续扩展权限非常难处理

3、int和Integer也就是基本类型和对象类型的使用，虽然有装箱和拆箱机制，但是Integer是有缓存的，是没有默认值的，原生的int运算时可能会出现溢出

4、private static final long serialVersionUID = 1L; 在可兼容的前提下，可以保留旧版本号，如果不兼容，或者想让它不兼容，就手工递增版本号 private static final long serialVersionUID = -2805284943658356093L;是根据类的结构产生的hash值，增减一个属性、方法等，都可能导致这个值产生变化

5、在同一个流ObjectOutputStream中writeObject相同对象，序列化后的对象长度不会叠加，只是会多了引用长度

6、深克隆与浅克隆，默认实现Cloneable的POJO的clone()是浅克隆，可以通过序列化和反序列实现深克隆

7、设计实现了Serializable接口的单例，序列化会通过反射调用无参构造器返回新对象，我们可以添加readResolve()方法，自定义返回对象策略

二、Final不可继承类

当我们为父类添加新方法、变更方法的规范、改变未继承实现的方法都会对子类有影响。比如说我们有个子类继承了HashTable类进行敏感数据的处理，在get\set时进行鉴权，突然某天HashTable添加了EntrySet方法，那么就有可能通过它绕过权限校验造成问题。

三、Enum

对于数量有限的对象，应该优先考虑使用Enum，减少实例的数量，减少内存的使用。另外一种好处就是减少用数字表示，代码可读性更好

package com.front.ops.soa;public enum HelloWords {ENGLISH ("ENGLISH","Hello"),SPANISH ("Spanish","hola");final String language;final  String greeting;HelloWords(String  language,String greeting) {this.language = language;this.greeting = greeting;}
}

四、双重检查单实例

public class Singleton {//volatile禁止指令重排序优化，因为初始化Singleton和将对象赋给//instance字段的顺序是不确定的，容易出现NPE异常private volatile static Singleton instance = null;private Singleton(){}public static Singleton getInstance() {// 第一次校验，保证只需要使用重量级锁synchronized一次if (instance == null) {   synchronized (Singleton.class) {// 第二次校验，避免线程并发出现多次创建if (instance == null) { instance = new Singleton();}}}return instance;}
}

五、InterruptedException异常处理

需要知道的一点是在触发InterruptedException异常的同时，JVM会同时把线程的中断标记位清除掉

Thread th = Thread.currentThread();
while(true) {if(th.isInterrupted()) {break;}// 省略业务代码无数try {Thread.sleep(100);}catch (InterruptedException e){// 必须重新设置中断标记位th.interrupt();e.printStackTrace();}
}

六、StringUtils\CollectionUtils\RestTemplate

多用工具库，少造轮子，比如常见的List转成有特殊分隔符的String、Curl请求，下面是RestTemplate比较常见的用法

示例一

 HttpEntity<String> entity = null;try {entity = new HttpEntity<>(objectMapper.writeValueAsString(data));} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}ResponseEntity<String> response = restTemplate.postForEntity(getAllInterfaceAliasesByIpsUrl, entity, String.class);

示例二

    String entity = null;try {entity = objectMapper.writeValueAsString(data);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}ParameterizedTypeReference<String> responseType = new ParameterizedTypeReference<String>() {};RequestEntity<String> request = RequestEntity.post(URI.create(getServerStatusListByInterfaceUrl)).body(entity);ResponseEntity<String> response = restTemplate.exchange(request, responseType);

七、异常处理

尽量不要捕获类似Exception这样的通用异常，否则会被隐藏掉一些信息，而是应该捕获特定异常，如InterruptedException
尽量不要捕获Error或者Throwable这种异常，因为很难保证程序可以正确处理OOM问题
尽量不要生吐异常
NPE异常。推荐方法的返回值可以是null,但是必须充分注释说明什么情况下会返回null值

八、Finally

需要关闭的连接资源等等，更加推荐使用try-with-resources语句，因为可以更好处理异常，另外需要了解的一点是，下面这种情况的finally是不会执行的。另外现在finally也不推荐使用了

try {// do somethingSystem.exit(1);
} finally {System.out.println("finally run");
}

final是在return表达式运行后执行的，此时要将return的结果暂存起来，待finally代码块执行完成后再返回缓存的结果

九、Maven管理多模块

尽量一早就开始使用maven管理多模块和依赖

    project
|-- pom.xml
|-- module-dao/
|   `-- pom.xml
|-- module-service/
|   `-- pom.xml
|-- module-scraper/
|   `-- pom.xml
`-- webapp/`-- pom.xml

十、Assembly plugin自定义打包

<assembly xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0http://maven.apache.org/xsd/assembly-1.0.0.xsd"><id>package</id><formats><format>dir</format></formats><includeBaseDirectory>false</includeBaseDirectory><fileSets><fileSet><directory>src/main/bin</directory><outputDirectory>bin</outputDirectory></fileSet><fileSet><directory>src/main/config</directory><outputDirectory>resources</outputDirectory></fileSet><fileSet><directory>src/main/resources</directory><outputDirectory>resources</outputDirectory></fileSet></fileSets><dependencySets><dependencySet><outputDirectory>lib</outputDirectory><scope>runtime</scope></dependencySet></dependencySets>
</assembly>

十一、线程池

常见线程池：

new CachedThreadPool()-无线程可用时就创建新的
new FixedThreadPool()-任务数量超出后进入等待
new SingleThreadExecutor()-只有一个线程从而保证任务顺序执行
new SingleThreadScheduledExecutor() 定时或周期性工作调度

线程池使用注意事项：

避免任务堆积，newFixedThreadPool是创建指定数目线程的，但是其工作队列是无限的，如果任务处理不及时，会长时间占用资源，非常容易出现OOM
避免过度扩展线程。如果任务逻辑有任务，抛出异常但是线程池类没有捕获到它，那么线程就会退出，但是由于线程的GCROOT是Thread，所以是无法被GC回收的，当这种情况足够多时，线程池将没有可用的线程来处理任/务
避免在线程池中使用ThreadLocal。ThreadLocal在整个线程生命周期都有效，用来保存线程私有的信息，常用来传递事务、上下文等等信息。但是在线程池中线程是复用的，那么在使用ThreadLocal后再次调用get()返回的变量根本不是当前线程的设定的变量，就会出现脏数据，除非在线程处理结束时及时进行remove清理操作

十二、读写锁ReadWriteLock

1、只有写锁支持条件变量(比如队列是否为空是否已满)，读锁调用newCondition()会抛出异常

2、先获取读锁再获取写锁是不允许的，但是获取到写锁后可以降级为读锁

锁升级是不允许的，如下代码会阻塞

// 读缓存
r.lock();
try {v = m.get(key); if (v == null) {w.lock();try {// 再次验证并更新缓存// 省略详细代码} finally{w.unlock();}}
} finally{r.unlock();
}

锁的降级是可以的

class CachedData {Object data;volatile boolean cacheValid;final ReadWriteLock rwl =new ReentrantReadWriteLock();// 读锁  final Lock r = rwl.readLock();// 写锁final Lock w = rwl.writeLock();void processCachedData() {// 获取读锁r.lock();if (!cacheValid) {// 释放读锁，因为允许读锁的升级r.unlock();// 获取写锁w.lock();try {// 再次检查状态  if (!cacheValid) {data = ...cacheValid = true;}// 释放写锁前，降级为读锁// 降级是可以的r.lock();} finally {// 释放写锁w.unlock(); }}// 此处仍然持有读锁try {use(data);} finally {r.unlock();}}
}

十三、覆写、重载、泛型

 Father father = new Son();//Son覆写了此方法father.doSomething();

覆写要注意两大一小原则，子类的访问权限只能相同或者变大，抛出异常和返回类型只能变小，方法名和参数必须完全相同，一般情况下我们都会使用override注解，以便编译器检测是否符合覆写条件

JVM在重载方法中，选择合适的目标方法的顺序如下：

精确匹配
如果是基本类型，自动转换为更大表示范围的基本类型
通过自动折箱和装箱
通过子类向上转型继承路线依次匹配(比如参数null)
通过可变参数匹配

泛型可以避免重复定义方法，也可以避免使用Object作为输入输出，带来强制转换的风险(ClassCastException)

十四、并发容器

List list = Collections.
synchronizedList(new ArrayList());
synchronized (list) {  //这行必须添加Iterator i = list.iterator(); while (i.hasNext()) {foo(i.next());}
}

实际上Collections.synchronizedList类似封装如下

SafeArrayList<T>{List<T> c = new ArrayList<>();synchronizedT get(int idx){return c.get(idx);}synchronizedvoid add(int idx, T t) {c.add(idx, t);}synchronizedboolean addIfNotExist(T t){if(!c.contains(t)) {c.add(t);return true;}return false;}
}

上面的addIfNotExist其实包含了组合操作，每个操作是原子性的，但是组合操作往往是非原子性的。

CopyOnWriteArrayList就是在写的时候不对原集合进行修改，而是重新复制一份修改完后，再修改指针，所以会导致有短暂的数据不一致。另外它的迭代器是只读的，不支持增删改，因为遍历的只是快照。

十五、lost wake up问题

假如有两个线程，一个消费者线程，一个生产者线程。生产者线程的任务可以简化成将count加一，而后唤醒消费者；消费者则是将count减一，而后在减到0的时候陷入睡眠：

生产者伪代码：

count+1
notify()

消费者伪代码：

while（count<=0){wait()
}
count--

但是实际上可能消费者在检查count到调用wait()之间，count就可能被改掉了，导致消费者无法执行业务操作，这是很常见的一种竞态条件，所以需要把wait和notify的调用放在同步代码块中，否则会出现IllegalMonitorStateException问题

十六、Thread.sleep(0)的妙用

thread_fun() {prepare_word.....//没有sleep(0)的话，这里会一直浪费CPU时间做死循环的轮询，无用功while (1) {if (A is finish) {break;} else {//这里会交出B的时间片，下一次调度B的时候，接着执行这个循环sleep(0); }}process A's data
}

Thread.Sleep(0)的作用，就是“触发操作系统立刻重新进行一次CPU竞争”，竞争的结果也许是当前线程仍然获得CPU控制权。因为0的原因，线程直接回到就绪队列，而非进入等待队列，只要进入就绪队列，那么它就参与cpu竞争

十七、高效合理设计RPC接口

1、RPC接口异常显式返回

Exception应该也是返回值的一部分，应该设计成Checked Exception，尽量让调用方能够显式的处理

2、使用Specification规格模式解决查询接口过多的问题

设计者应该避免太多findBy方法和各自的重载，正确的打开方式应该类似组合模式

public interface StudentApi{Student findBySpec(StudentSpec spec);List<Student> findListBySpec(StudentListSpec spec);Page<Student> findPageBySpec(StudentPageSpec spec);
}

十八、String对象

1、直接使用双引号声明出来的String对象会直接存储在常量池中。

2、如果不是用双引号声明的String对象，可以使用String提供的intern方法。intern 方法会从字符串常量池中查询当前字符串是否存在，若不存在就会将当前字符串放入常量池中

3、String s = new String(“abc”),创建了2个对象，第一个对象是”abc”字符串存储在常量池中，第二个对象在JAVA Heap中的 String 对象，然后指向运行时常量池中的”abc”

4、jdk6常量池在Perm区，jdk7以后在Java Heap区

5、Intern对”java”、”int…”基本类型、”void”关键字字符串都不适用

public class TestDemo {public static void main(String[] args ) {String str = new StringBuilder("计算机软件").append("软件").toString();String str1 = new StringBuilder("ja").append("va").toString();String str2 = new StringBuilder("jaa").append("va").toString();String str3 = new StringBuilder("cl").append("ass").toString();String str4 = new StringBuilder("Inte").append("ger").toString();String st5 = new StringBuilder("in").append("t").toString();System.out.println(str3=="jaava");//falseSystem.out.println(str.intern()==str);//trueSystem.out.println(str1.intern().equals(str1));//trueSystem.out.println(str1.intern()==str1);//falseSystem.out.println(str2.intern()==str2);//trueSystem.out.println(str3.intern()==str3);//trueSystem.out.println(str4.intern()==str4);//trueSystem.out.println(st5.intern()==st5);//false//        String str = "计算机"+"软件";
//        String str1 = "ja"+"va";
//        String str2 = "jaa"+"va";
//        String str3 = "cl"+"ass";
//        String str4 = "en"+"um";
//        String st5 = "in"+"t";
//        System.out.println(str.intern()==str);//true
//        System.out.println(str1.equals(str1.intern()));//true
//        System.out.println(str1.intern()==str1);//true
//        System.out.println(str2.intern()==str2);//true
//        System.out.println(str3.intern()==str3);//true
//        System.out.println(str4.intern()==str4);//true
//        System.out.println(st5.intern()==st5);//true}

十九、单例模式与垃圾回收

class Singleton {private byte[] a = new byte[6*1024*1024];private static Singleton singleton = new Singleton();private Singleton(){}public static Singleton getInstance(){return singleton;}
}class Obj {private byte[] a = new byte[3*1024*1024];
}public class Client{public static void main(String[] args) throws Exception{Singleton.getInstance();while(true){new Obj();}}
}

运行结果：

……
[Full GC 18566K->6278K(20352K), 0.0101066 secs]
[GC 18567K->18566K(20352K), 0.0001978 secs]
[Full GC 18566K->6278K(20352K), 0.0088229 secs]

hotspot虚拟机的垃圾收集算法使用根搜索算法,可以作为根的对象有：

虚拟机栈（栈桢中的本地变量表）中的引用的对象。
方法区中的类静态属性引用的对象。
方法区中的常量引用的对象。
本地方法栈中JNI的引用的对象。

方法区是jvm的一块内存区域，用来存放类相关的信息。很明显java中单例模式创建的对象被自己类中的静态属性所引用，符合第二条，因此单例对象不会被jvm垃圾收集

二十、Arrays#asList容易踩的坑

我们习惯使用Arrays#asList将Array转成ArrayList，但是其实Arrays#asList返回的其实是java.util.ArrayList，它是Arrays的定长集合类，它实现了set\get\contains方法，但是没有实现add\remove方法，调用它的add\remove方法实际上会调用父类AbstractList的方法，但是没有具体实现，仅仅抛出UnsupportedOperationException异常。同时java.util.ArrayList参数为可变长泛型，当调用其size方法时得到的将会是泛型对象个数，也就是一。另外asList得到的ArrayList其实是引用赋值，也就是说当外部数组或集合改变时，数组和集合会同步变化