编写高效的Android代码(提高运行速度,节省电量)

编写高效的Android代码(提高运行速度,节省电量)

虽然如此说，但似乎并没有什么好的：Android设备是嵌入式设备。现代的手持设备，与其说是电脑。但是，即使是“最快”的手持设备，其性能也赶不上一台普通的台式电脑。

　　这就是为什么我们在书写Android应用程序的时候要格外关注效率。这些设备并没有那么快，并且受电池电量的制约。这意味着，设备没有更多的能力，我们必须把程序写的尽量有效。

　　本章讨论了很多能让开发者使他们的程序运行更有效的方法，遵照这些方法，你可以使你的程序发挥最大的效力。

　　对于占用资源的系统，有两条基本原则：

　　不要做不必要的事

　　内存

　　所有下面的内容都遵照这两个原则。

　　有些人可能马上会跳出来，把本节的大部分内容归于“草率的优化”（xing:参见[The Root of All Evil]），不可否认微优化（micro-optimization。xing:代码优化，相对于结构优化）的确会带来很多问题，诸如无法使用更有效的数据结构和算法。但是在手持设备上，你别无选择。假如你认为Android虚拟机的性能与台式机相当，你的程序很有可能一开始就占用了系统的全部内存（xing:内存很小），这会让你的程序慢得像蜗牛一样，更遑论做其他的操作了。

　　Android的成功依赖于你的程序提供的用户体验。而这种用户体验，部分依赖于你的程序是响应快速而灵活的，还是响应缓慢而僵化的。因为所有的程序都运行在同一个设备之上，都在一起，这就如果在同一条路上行驶的汽车。而这篇文档就相当于你在取得驾照之前必须要学习的交通规则。如果大家都按照这些规则去做，驾驶就会很顺畅，但是如果你不这样做，你可能会车毁人亡。这就是为什么这些原则十分重要。

　　当我们开门见山、直击主题之前，还必须要提醒大家一点：不管VM是否支持实时（JIT）编译器（xing:它允许实时地将Java解释型程序自动编译成本机机器语言，以使程序执行的速度更快。有些JVM包含JIT编译器。），下面提到的这些原则都是成立的。假如我们有目标完全相同的两个方法，在解释执行时foo()比bar()快，那么编译之后，foo()依然会比bar()快。所以不要寄希望于编译器可以拯救你的程序。

　　避免建立对象

　　世界上没有免费的对象。虽然GC为每个线程都建立了临时对象池，可以使创建对象的代价变得小一些，但是分配内存永远都比不分配内存的代价大。

　　如果你在用户界面循环中分配对象内存，就会引发周期性的垃圾回收，用户就会觉得界面像打嗝一样一顿一顿的。

　　所以，除非必要，应尽量避免尽力对象的实例。下面的例子将帮助你理解这条原则：

　　当你从用户输入的数据中截取一段字符串时，尽量使用substring函数取得原始数据的一个子串，而不是为子串另外建立一份拷贝。这样你就有一个新的String对象，它与原始数据共享一个char数组。

　　如果你有一个函数返回一个String对象，而你确切的知道这个字符串会被附加到一个StringBuffer，那么，请改变这个函数的参数和实现方式，直接把结果附加到StringBuffer中，而不要再建立一个短命的临时对象。

　　一个更极端的例子是，把多维数组分成多个一维数组。

　　int数组比Integer数组好，这也概括了一个基本事实，两个平行的int数组比(int,int)对象数组性能要好很多。同理，这试用于所有基本类型的组合。

　　如果你想用一种容器存储(Foo,Bar)元组，尝试使用两个单独的Foo[]数组和Bar[]数组，一定比(Foo,Bar)数组效率更高。（也有例外的情况，就是当你建立一个API，让别人调用它的时候。这时候你要注重对API借口的设计而牺牲一点儿速度。当然在API的内部，你仍要尽可能的提高代码的效率）

　　总体来说，就是避免创建短命的临时对象。减少对象的创建就能减少垃圾收集，进而减少对用户体验的影响。

　　使用本地方法

　　当你在处理字串的时候，不要吝惜使用String.indexOf(), String.lastIndexOf()等特殊实现的方法（specialty methods）。这些方法都是使用C/C++实现的，比起Java循环快10到100倍。

　　使用实类比接口好

　　假设你有一个HashMap对象，你可以将它声明为HashMap或者Map:

　　Map myMap1 = new HashMap();HashMap myMap2 = new HashMap();

　　哪个更好呢？

　　按照传统的观点Map会更好些，因为这样你可以改变他的具体实现类，只要这个类继承自Map接口。传统的观点对于传统的程序是正确的，但是它并不适合嵌入式系统。调用一个接口的引用会比调用实体类的引用多花费一倍的时间。

　　如果HashMap完全适合你的程序，那么使用Map就没有什么价值。如果有些地方你不能确定，先避免使用Map，剩下的交给IDE提供的重构功能好了。(当然公共API是一个例外：一个好的API常常会牺牲一些性能）

　　用静态方法比虚方法好

　　如果你不需要访问一个对象的成员变量，那么请把方法声明成static。虚方法执行的更快，因为它可以被直接调用而不需要一个虚函数表。另外你也可以通过声明体现出这个函数的调用不会改变对象的状态。

　　在很多本地语言如C++中，都会使用getter（比如：i = getCount()）来避免直接访问成员变量（i = mCount）。在C++中这是一个非常好的习惯，因为编译器能够内联访问，如果你需要约束或调试变量，你可以在任何时候添加代码。

　　在Android上，这就不是个好主意了。虚方法的开销比直接访问成员变量大得多。在通用的接口定义中，可以依照OO的方式定义getters和setters，但是在一般的类中，你应该直接访问变量。

　　将成员变量缓存到本地

　　访问成员变量比访问本地变量慢得多，下面一段代码：

　　< this.mCount; i++)dumpItem(this.mItems);

　　再好改成这样：

　　int count = this.mCount;Item[] items = this.mItems; for (int i = 0; i < count; i++)dumpItems(items);

　　（使用"this"是为了表明这些是成员变量）

　　另一个相似的原则是：永远不要在for的第二个条件中调用任何方法。如下面方法所示，在每次循环的时候都会调用getCount()方法，这样做比你在一个int先把结果保存起来开销大很多。

　　< this.getCount(); i++)dumpItems(this.getItem(i));

　　同样如果你要多次访问一个变量，也最好先为它建立一个本地变量，例如：

　　protected void drawHorizontalScrollBar(Canvas canvas, int width, intheight) {if (isHorizontalScrollBarEnabled()) {int size =mScrollBar.getSize(false);if (size <= 0) {size =mScrollBarSize;}mScrollBar.setBounds(0, height - size, width,height);mScrollBar.setParams(computeHorizontalScrollRange(),computeHorizontalScrollOffset(),computeHorizontalScrollExtent(),false);mScrollBar.draw(canvas);}}

　　这里有4次访问成员变量mScrollBar，如果将它缓存到本地，4次成员变量访问就会变成4次效率更高的栈变量访问。

　　另外就是方法的参数与本地变量的效率相同。

　　让我们来看看这两段在类前面的声明：

　　static int intVal = 42;static String strVal = "Hello, world!";

　　必以其会生成一个叫做的初始化类的方法，当类第一次被使用的时候这个方法会被执行。方法会将42赋给intVal，然后把一个指向类中常量表的引用赋给strVal。当以后要用到这些值的时候，会在成员变量表中查找到他们。下面我们做些改进，使用“final"关键字：

　　static final int intVal = 42;static final String strVal = "Hello, world!";

　　现在，类不再需要方法，因为在成员变量初始化的时候，会将常量直接保存到类文件中。用到intVal的代码被直接替换成42，而使用strVal的会指向一个字符串常量，而不是使用成员变量。

　　将一个方法或类声明为"final"不会带来性能的提升，但是会帮助编译器优化代码。举例说，如果编译器知道一个"getter"方法不会被重载，那么编译器会对其采用内联调用。

　　你也可以将本地变量声明为"final"，同样，这也不会带来性能的提升。使用"final"只能使本地变量看起来更清晰些（但是也有些时候这是必须的，比如在使用匿名内部类的时候）（xing:原文是 or you have to, e.g. for use in an anonymousinner class）

　　foreach可以用在实现了Iterable接口的集合类型上。foreach会给这些对象分配一个iterator，然后调用hasNext()和next()方法。你最好使用foreach处理ArrayList对象，但是对其他集合对象，foreach相当于使用iterator。

　　下面展示了foreach一种可接受的用法：

　　public class Foo {int mSplat;static Foo mArray[] = new Foo[27]; publicstatic void zero() {int sum = 0;for (int i = 0; i < mArray.length;i++) {sum += mArray.mSplat;}} public static void public class Foo {public enum Shrubbery { GROUND, CRAWLING, HANGING }}

　　会产生一个900字节的.class文件(Foo$Shubbery.class)。在它被首次调用时，这个类会调用初始化方法来准备每个枚举变量。每个枚举项都会被声明成一个静态变量，并被赋值。然后将这些静态变量放在一个名为"$VALUES"的静态数组变量中。而这么一大堆代码，仅仅是为了使用三个整数。

　　Shrubbery shrub = Shrubbery.GROUND;会引起一个对静态变量的引用，如果这个静态变量是final int，那么编译器会直接内联这个常数。

　　一方面说，使用枚举变量可以让你的API更出色，并能提供编译时的检查。所以在通常的时候你毫无疑问应该为公共API选择枚举变量。但是当性能方面有所限制的时候，你就应该避免这种做法了。

　　有些情况下，使用ordinal()方法获取枚举变量的整数值会更好一些，举例来说，将：

　　< list.size(); n++) {if (list.items[n].e ==MyEnum.VAL_X)// do stuff 1else if (list.items[n].e == MyEnum.VAL_Y)//do stuff 2}

　　int valX = MyEnum.VAL_X.ordinal();int valY = MyEnum.VAL_Y.ordinal();intcount = list.size();MyItem items = list.items(); for (int n = 0; n

　　会使性能得到一些改善，但这并不是最终的解决之道。

　　将与内部类一同使用的变量声明在包范围内

　　请看下面的类定义：

　　public class Foo {private int mValue; public void run() {Inner in = newInner();mValue = 27;in.stuff();} private void doStuff(int value){System.out.println("Value is " + value);} private class Inner {voidstuff() {Foo.this.doStuff(Foo.this.mValue);}}}

　　这其中的关键是，我们定义了一个内部类(Foo$Inner)，它需要访问外部类的私有域变量和函数。这是合法的，并且会打印出我们希望的结果"Value is 27"。

　　问题是在技术上来讲（在幕后）Foo$Inner是一个完全独立的类，它要直接访问Foo的私有成员是非法的。要跨越这个鸿沟，编译器需要生成一组方法：

　　static int Foo.access$100(Foo foo) {return foo.mValue;}static void Foo.access$200(Foo foo, int value) {foo.doStuff(value);}

　　内部类在每次访问"mValue"和"doStuff"方法时，都会调用这些静态方法。就是说，上面的代码说明了一个问题，你是在通过接口方法访问这些成员变量和函数而不是直接调用它们。在前面我们已经说过，使用接口方法（getter、setter）比直接访问速度要慢。所以这个例子就是在特定语法下面产生的一个“隐性的”性能障碍。

　　通过将内部类访问的变量和函数声明由私有范围改为包范围，我们可以避免这个问题。这样做可以让代码运行更快，并且避免产生额外的静态方法。（遗憾的是，这些域和方法可以被同一个包内的其他类直接访问，这与经典的OO原则相违背。因此当你设计公共API的时候应该谨慎使用这条优化原则）

　　避免使用浮点数

　　在奔腾CPU出现之前，游戏设计者做得最多的就是整数运算。随着奔腾的到来，浮点运算处理器成为了CPU内置的特性，浮点和整数配合使用，能够让你的游戏运行得更顺畅。通常在桌面电脑上，你可以随意的使用浮点运算。

　　但是非常遗憾，嵌入式处理器通常没有支持浮点运算的硬件，所有对"float"和"double"的运算都是通过软件实现的。一些基本的浮点运算，甚至需要毫秒级的时间才能完成。

　　甚至是整数，一些芯片有对乘法的硬件支持而缺少对除法的支持。这种情况下，整数的除法和取模运算也是有软件来完成的。所以当你在使用哈希表或者做大量数学运算时一定要小心谨慎。

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