码出高效JAVA代码
松花皮蛋的黑板报,作者就职于京东,在稳定性保障、敏捷开发、高级JAVA、微服务架构有深入的理解
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
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 {
private volatile static Singleton instance = null;//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 Singleton(){}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) { // 第一次校验，保证只需要使用重量级锁synchronized一次
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) { // 第二次校验，避免线程并发出现多次创建
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
- 1、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
- 2、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
- 3、尽量不要生吐异常
- 4、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 something
System.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/4.0.0 http://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：
- 1、new CachedThreadPool()-无线程可用时就创建新的
- 2、new FixedThreadPool()-任务数量超出后进入等待
- 3、new SingleThreadExecutor()-只有一个线程从而保证任务顺序执行
- 4、new SingleThreadScheduledExecutor() 定时或周期性工作调度
线程池使用注意事项
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：
- 1、精确匹配
- 2、如果是基本类型，自动转换为更大表示范围的基本类型
- 3、通过自动折箱和装箱
- 4、通过子类向上转型继承路线依次匹配(比如参数null)
- 5、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<>();
synchronized
T get(int idx){
return c.get(idx);
}
synchronized
void add(int idx, T t) {
c.add(idx, t);
}
synchronized
boolean 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.....
while (1)//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
{
if (A is finish)
break;
else
sleep(0); //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
}
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");//false
System.out.println(str.intern()==str);//true
System.out.println(str1.intern().equals(str1));//true
System.out.println(str1.intern()==str1);//false
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);//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
