J2ME循環與String優化設計

通常我們撰寫循環時，習慣讓計數變量從0 開始，然後累加。但是，只要做一點小小的更改，就可以讓程序跑的更快，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)
{
}
}

執行結果:

Normal loop : 2046 milliseconds
Optimized loop : 1563 milliseconds

從上述范例我們可以發現，跑900 萬次，單單跑循環而以就相差約500 毫秒，將進1/4 的效能提升。

這個范例可以擴大到任何使用到比較運算符(>、>=、<、<=、!=)。之所以會有效能的提升，是因為如果任何數值要與0 比較，在底層都有對應較簡單的指令可以對應，也因此加速了程序的執行。范例的第一段程序代碼被編譯成:

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)>

而第二段程序代碼被編譯成

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

通常我們要處理字符串時，第一個想到的就是String 類別，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，底下的程序代碼沒有任何意義，純粹要展示String 有多耗內存
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)
{
}
}

執行結果:

Memory used Start:28564
Memory used End:259864
Memory used after operation:231300

在此范例程序中，我們使用Runtime 類別的totoalMemory()來取得系統所有的內存大小，使用freeMemory()來取得可用內存的大小，兩者相減之後約略是中間程序代碼執行時所占用的內存大小。我們可以發現，循環執行500 次，耗掉了約231300 byte 的內存。如果我們把String 用StringBuffer 來替代:

//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，底下的程序代碼沒有任何意義，純粹要展示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)
{
}
}

執行結果:

Memory used Start:28548
Memory used End:160848
Memory used after operation:132300

我們發現，改用StringBuffer 之後，循環同樣執行500 次，，一樣效果的程序代碼，但內存只耗掉了132300 byte 的內存。少了將近一倍，這告訴我們，雖然StringBuffer 無法完全取代，但是如果可以的話，盡量使用StringBuffer。

之所以有節省內存的效果，是因為String 對象的設計采用了immutable 這種設計模式(Design Pattern)，這是為了安全性的考量。