Java 效能優化實戰寶典：從基礎到 J2EE 與 GUI 全方位指南

一、通用優化技巧

1.1 善用 clone() 替代 new 建立實例

實作 Cloneable 並呼叫 clone() 可跳過建構子鏈調用。配合 Factory Pattern 使用：

// 傳統 Factory
public static Credit getNewCredit() { return new Credit(); }

// 優化：原型模式
private static final Credit PROTOTYPE = new Credit();
public static Credit getNewCredit() { return (Credit) PROTOTYPE.clone(); }

陣列複製同理適用 clone()。

1.2 採用非阻塞 I/O (NIO)

JDK 1.4+ 引入 java.nio，以 Channel + Buffer 模型取代傳統「一請求一執行緒」模式，大幅降低執行緒建立/切換開銷，適合高併發場景（Web Server、即時行情系統）。

1.3 審慎使用例外

拋出例外需建立物件、擷取堆疊追蹤（native 呼叫 fillInStackTrace()）、調整呼叫堆疊，開銷極大。原則：僅用於真正的錯誤處理，絕不可用於控制流程（如用 try-catch 替代 if-else）。

1.4 避免重複初始化欄位

Java 自動將欄位初始化為預設值（null/0/false）。繼承鏈中每個建構子皆會隱含呼叫 super()，導致多次初始化。若在建構子中再次顯式賦值相同預設值，屬純粹浪費。

1.5 盡量宣告 class 為 final

final 類別不可被繼承，所有方法隱含 final，編譯器可進行內聯優化，平均提升 50% 效能（視編譯器實作而定）。String 即為經典範例。

1.6 優先使用區域變數

參數與區域變數存放於 Stack（棧），存取速度遠快於 Heap（堆）上的靜態/實例欄位。JIT 編譯器更易對區域變數進行暫存器分配等進階優化。

1.7 以位移運算取代乘除法

val * 8 → val << 3、val / 2 → val >> 1。位移指令單週期完成，乘除法需多週期。注意：需加註解，否則損害可讀性。

二、J2EE 專屬優化

2.1 JSP 快取標籤

WebLogic、OpenSymphony 支援片段/頁面級快取。購物車、首頁等「讀多寫少」頁面效果顯著；邏輯複雜頁面獲益較大。

2.2 必須透過 Session Bean 存取 Entity Bean

直接遠端呼叫 Entity Bean 的每個 getter 都是一次 RMI 呼叫。Session Bean 為本地介面，可將資料聚合後一次傳回，並改善事務管理（僅在事務邊界提交，避免頻繁「載入-讀取」）。若 Entity Bean 僅做 CRUD，改用 Session Bean 內部直連 JDBC 效能更佳。

2.3 選擇正確的 Include 機制

• <%@ include file="..." %>：編譯期靜態包含，效能最佳，適用靜態頁首/頁尾。
• <jsp:include page="..." />：執行期動態包含，靈活但有開銷，僅用於內容頻繁變動或請求前無法確定的資源。

2.4 部署描述符設定 read-only

Entity Bean 的 getter 標記 read-only="true"，容器可跳過 ejbStore()，減少資料庫寫入。

2.5 快取 EJB Home 介面

JNDI 查詢 EJBHome 開銷大，應放在 Servlet.init() 或實作 EJBHomeCache (Singleton) 複用。

2.6 實作 Local Interface (EJB 2.0+)

避免 RMI 序列化/網路傳輸開銷。限制：Client 與 Bean 必須同一 JVM、參數傳遞改為 by-reference、不拋 RemoteException、Reference 不可序列化。

2.7 主鍵生成策略

• DB 自增/Sequence：簡單但綁定特定資料庫。
• Entity Bean 自增：需可序列化事務，效能差。
• NTP 時間：多 CPU 環境下同毫秒可能衝突。
• GUID：需 JNI 取 MAC，綁定 OS。
• 推薦：RMI + JNDI 集中式產生器（單例模式 + 原子長整數遞增）。

2.8 及時失效 Session

大量 Session 導致記憶體壓力、GC 停頓、甚至 Swap。HttpSession.invalidate() 應在登出頁主動呼叫；設定 setMaxInactiveInterval() 縮短逾時。

2.9 關閉不需要的 Session

純靜態頁面加入 <%@ page session="false" %>，避免自動建立 Session。

2.10 Servlet 記憶體洩漏防範

• 實作 HttpSessionBindingListener，在 valueUnbound() 釋放資源。
• 縮短 Session 逾時或主動失效。

2.11 HTTP Keep-Ale：雙面刃

靜態資源站點受益；高負載動態站點會佔用連線資源，導致執行緒耗盡。Web Server 與 App Server 同機時影響更大。

2.12 JDBC 與 Unicode

資料庫欄位用 Unicode (Code Page 13488) 儲存字元，JDBC 驅動免轉碼。代價：儲存空間翻倍；若其他非 Unicode 應用共用 DB，驅動仍需轉碼。

2.13 JDBC 批量擷取

預設每次 32 列。大結果集設 setFetchSize(512) 可大幅減少網路往返。限制：可捲動游標或 FOR UPDATE 查詢無效。

2.14 記憶體資料庫替代方案

購物車/目錄等 Session 級資料量大時，改用 In-Memory DB (如 TimesTen)：操作全在記憶體、無複雜緩衝演算法、簡單鎖機制、速度極快。資料允許暫時性丟失（重啟後重建）。

三、GUI (AWT/Swing) 優化

3.1 JAR 壓縮類別檔案

<applet archive="app.jar" ...> 減少下載體積、加快啟動。

3.2 Applet 預載入器

小型 PreLoader Applet 顯示「載入中...」，背景執行緒載入主 Applet，再 setStub()、add() 替換顯示。編譯後 < 2KB，秒開。

3.3 繪圖前預載圖片

實作 ImageObserver.imageUpdate()，ALLBITS 就緒時呼叫 repaint()，避免畫面閃爍與不完整顯示。

3.4 覆寫 update() 減少閃爍

// 基礎版：不清屏直接畫
public void update(Graphics g) { paint(g); }

// 進階版：只重繪變動區域
public void update(Graphics g) {
    g.clipRect(x, y, w, h);
    paint(g);
}

3.5 延遲重繪合併事件

視窗調整/捲動產生大量重繪事件。引入「幾毫秒延遲」：收到新事件取消當前重繪、只處理最新事件。耗時操作啟動工作執行緒，避免凍結 EDT (Event Dispatch Thread)。

3.6 雙緩衝繪圖

離屏緩衝繪圖完成後一次 drawImage 到螢幕，低優先級執行緒繪圖，主執行緒保持響應。

3.7 使用 BufferedImage

JDK 1.2+ 軟體繪圖管線核心，可訪問像素緩衝，支援 RGB/灰階，大幅提升 2D 繪圖效能。

3.8 使用 VolatileImage 利用硬體加速

透過 createVolatileImage() 建立顯存圖片，利用 GPU 矩形填充等加速。需定期呼叫 validate() 檢查內容是否遺失 (contentsLost()) 並重繪。

3.9 開啟 Window Blitting 加速捲動

setScrollMode(int mode) 啟用作業系統級 Blitting（螢幕緩衝區直接位移），僅重繪新露出區域。前台捲動必定受益；後台捲動可能降級。