[Java] Java Performance Tip 1.1

[ 출처 : http://www.androider.co.kr/apps/board/view.do?tablecode=1279955569360 ]

Java Press (http://www.gihyo.co.jp/magazines/javapress) 라는 일본의 Java전문 서적(2003년 2월판)에서 발췌한　Java performance tips입니다. (현재는 JDK의 버전이 1.6이상까지 나왔으므로 JVM의 스펙 변화로 인한 처리속도나 메모리 차이가 발생하지 않을 수 도 있습니다. 참조하세요)

그중 Java 일반적사항에 관련하여 7개, String 관련2개, Collection관련 8개, IO관련2개, 등 총 4개 분야 19여개의 Tips에 대해 설명하겠습니다.

1. 일반사항 Tip.

- 쓸데없이 Cast를 남발하지 말것.

Loop구조에서 쓸데없이 cast를 남발하면 performance를 현저히 저하시킵니다.

예) 쓸데없이 cast를 남발한 바람직하지 않은 코드예

for(int i=0; i

    if ( ((String)list.get(i)).indexOf('a') ! =-1){

    
    } else if(((String)list.get(i)).indexOf('b') ! =-1) {

    
    } else if(((String)list.get(i)).indexOf('c') ! =-1) {
   
    } else if(((String)list.get(i)).indexOf('d') ! =-1) {
   
    }
}

   
예) 쓸데없는 cast를 제거한 좋은 코드예

for (int i=0; i    String value = (String)list.get(i);

    if(value.indexOf('a') ! = -1){

    } else if ((value.indexOf('b') != -1){

    } else if ((value.indexOf('c') != -1){

    } else if ((value.indexOf('d') != -1){

    }
}

- 쓸데없이 동기화를 행하면 바람직하지 않음
동기화는(Synchronized) 높은 cost입니다. 필요가 없을 시에는 사용하지 마십시요.

- 쓸데없는 인스턴스생성은 바람직하지 않음
인스턴스수가 많지 않은 경우에는 별 문제가 되지 않겠지만, 많은 인스턴스를 생성하는 경우에는 performance를 현저히 저하 시키므로 주의하십시요.

예) String 코드예

String value = new String("문자열");   >>  String value = "문자열";

- Wrapper클래스 적절하게 사용.
Wrapper클래스(Integer, Boolean 등)을 클래스멤버로 사용하는 경우 인스턴스생성이 필요하게　되므로, 기본적으로 Primitive형을 사용하는 편이 performance를 높 입니다.

예) Wrapper클래스를 사용한 코드예

public class Person{
     private Integer id;
     private Boolean isValid;
}

예) primitive형으로 치환한 코드예

public class Person{
     private int id;
     private boolean isValid;
}

또한 Wrapper클래스에는 없지만 java.math.BigDecimal 클래스는 Double 클래스보다 정확한 부동소수연산이 가능하지만 performance를 저하시키므로 유의바랍니다.

- primitive형의 default값을 이용
int형 boolean형등의 primitive형은 선언시 default값이 초기화 됩니다.
이것을 이용하면 초기화처리를 생략할 수 있습니다.
덧붙여 말하면 int형은 0, float은 0.0, boolean형은 false로 선언시에 초기화 됩니다.

예) primitive형의 초기화처리를 행한 코드예

public class Person {
     private int id;
     private boolean isValid;

     public Person(){
         id = 0;
         isValid = false;
     }
}

예) primitive형의 default값을 이용한 코드예

public class Person {
     private int id;
     private boolean isValid;

     public Person(){

     }
}

- 문자열을 숫자형으로 변환할때 각 Wrapper클래스(Integer,Double 등)의 static 메소드인 parseXXX()를 이용.

valueOf()를 경유해서 XXXValue()를 실행하면 한번의 인스턴스를 생성하게 되어불필요한 cost를 들게 합니다.

예) valueOf()를 이용하여 문자열을 숫자형으로 변환한 코드예

 double doubleValue = Double.valueOf("1234.56").doubleValue();

int intValue = Integer.valueOf("123456").intValue();

아래와 같이 변경.

double doubleValue = Double.parseDouble("1234.56");

int intValue = Integer.parseInt("123456");

-System.gc()는 특별한 경우를 제외하고 사용할 필요는 없음.

2. String 관련 Tip

-문자열의 결합은 + 연산자보다 StringBuffer 클래스를 이용함.
더욱이, 연결후의 문자열의 길이를 알고 있을 경우, StringBuffer클래스 생성시에
적당한 초기값을 주면　더욱더 performance가 향상됩니다. StringBuffer클래스는 용량이 부족하게 되면 내부적으로 버퍼사이즈가 자동으로 변경되나 연결후의 사이즈를 알고 있는 경우에는 초기값으로 사이즈를 주면 그러한 처리과정을 생략할 수 있습니다.

- StringTokenizer클래스
문자열을 자를 때,StringTokenizer클래스를 이용하는 것이 편하기는 하지만 문자열이 고정되어 있는 경우에는 독자적인 Tokenizer를 사용하는것이 효율적입니다.StringTokenizer클래스가 token을 반복할때, 매번 자를문자가 변경되어 있는지를 체크하기 때문입니다.

예) StringTokenizer클래스를 취하는 코드예

String word = "aaa,bbb,ccc,ddd,eee,fff";
 StringTokenizer token = new StringTokenizer(word,",");
 List list = new ArrayList();

 while(token.hasMoreTokens()){
     list.add(token.nextToken());
}

예) 자를문자를 ','로 고정한후 token을 추출한 코드예

 String word = "aaa,bbb,ccc,ddd,eee,fff";

 List list = new ArrayList();
 int now=0;
 int next=0;

 while ( (next = word.indexOf(",",now)) > 0 ){
     list.add(word.substring(now,next));
     now = next + 1;
 }

또한 StringTokenizer클래스에는 hasMoreElements()와 hasMoreTokens() 두개의 메소드가 있는데, hasMoreElements()가 내부적으로 hasMoreTokens()를 호출하므로 통상적으로 hasMoreTokens()를 이용 하도록 합니다.

참고) J2SE 1.4부터 새로운 메소드가 추가된것이 있는데, SringTokenizer 클래스의 token 추출과 같은 기능의 메소드로 java.lang.String 클래스의 split()메소드를 소개합니다.

 String word = "aaa,bbb,ccc,ddd,eee,fff";

String [] result = word.split(",");

3. Collection 관련 Tip.

- 배열의 이용
데이타의 개수나 사이즈가 변동하는 경우에만 Collection계통의 클래스를 사용하며, 그외에는 배열을 사용합니다.

- J2SE1.2이상에서의 Collection이용
JDK1.1까지는 Vector클래스나 Hashtable클래스가 편리했으나, 이러한 클래스는 메소드가 동기화(synchronized) 되어 있습니다. 따라서 동기화가 필요없는 경우에는 비효율적입니다.

J2SE1.2이상에서는 메소드가 동기화되어있지 않은 ArrayList클라스나 HashMap클래스를 이용합니다.
Vector클래스는 ArrayList로 Hashtable은 HashMap클래스로 바꿔이용합니다.

- Collection size 초기화
Collection을 default 사이즈로 만들면, 필요시 자동적으로 사이즈가 확장되나 명확히 예측이 가능한 경우에는 사이즈를 초기화 하는 편이 훨씬 효율적입니다.
예) Collection을 생성한 코드예

  List list = new ArrayList();

 HashMap map = new HashMap();

 //아래와 같이 변경
 List list = new ArrayList(num);

 HashMap map = new HashMap(num);

- Iterator클래스보다 빠른 요소검사
Collection 사이즈를 명확히 알 경우에는 Iterator클래스의 next()와 비교하여, Iterator클래스의 hasNext()에 의한 요소종료 체크가 필요없으며 내부처리가 간단한 List클래스의 get()메소드를 추천합니다.
예) Iterator클래스의 next()에 의한 요소조사

 Iterator iterator = array.iterator();

 while (iterator.hasNext()){
     Object object = iterator.next();
 }

 //아래와 같이 변경 
 int size =array.size();
 for (int i=0; i     Object object = array.get(i);
 }

- 요소삽입/삭제시 주의점
List도중에 요소를 추가/삭제할 경우에 내부적으로 배열의 copy가 행해집니다.따라서 요소의 수가 많으면 많을 수록 copy하는 요소수도 많아져 결과적 으로 performance의 저하를 초래합니다.
내부적처리로써 [ (전체사이즈) - (삽입/삭제대상요소의 index)] 만큼의 요소가 copy되므로 아래의 예를 참조바랍니다.

예) List의 맨앞에 요소를 추가/삭제하는 경우 -- 속도가 느림.
list.add(0, new Object());

list.remove(0);

예) List의 맨 뒤에 요소를 추가/삭제하는 경우 -- 속도가 빠름.
list.add(new Object());

- List요소 전체삭제
List요소를 전체삭제 할때, 통상 쓰는 clear()을 이용하지말고, 새롭게 List를 생성(초기화)하는 편이 효율적입니다.
왜냐하면, clear()는 내부적으로 보유하고 있는 배열의 전체요소에 null을 셋팅함으로써 전체삭제를 실현하기 때문입니다.

 List list = new ArrayList();

 for(int i=0; i< num; i++){
     list.add(new Integer(i));
 }
 list.clear();

 List list = new ArrayList();
 for(int i=0; i< num; i++) {
     list.add(new Integer(i));
 }

 list = new ArrayList();

- 배열요소 copy방법
루프를 돌며 배열요소를 하나씩 copy할 경우에는 System.arraycopy(Object src,int srcPos,Object dest,int destPos,int length)를 이용합니다.
메소드의 인자는 아래와 같습니다.

src - the source array.
srcPos - starting position in the source array.
dest - the destination array.
destPos - starting position in the destination data.
length - the number of array elements to be copied.

예) 루프를 돌며 배열소소를 copy하는 예

  int[] buf = new int[num];

 int[] copy = new int[num];
 for (int i=0; i      copy[i] = buf[i];
 }

// System.arraycopy()에 의한 신속한 copy 예
 int[] buf = new int[num];

 int[] copy = new int[num];
 System.arraycopy(buf,0, copy,0, num

);

- List에 보존되어 있는 object 요소를 배열에 넣는 방법
List클래스의 toArray()를 이용하여 List에 보존되어 있는 Object요소를 배열에 넣습니다.
예) 루프에 의한 object요소 copy 예

  int size = list.size();

 Integer[] result = new Integer[size];
 for (int i=0; i      result[i] = (Integer) list.get(i);
 }

 // toArray()에 의한 신속한 copy

 int size = list.size();
 Integer[] result = new Integer[size];

 list.toArray(result);

4. IO 관련 Tip

- 통상적으로 Stream계의 클래스를 사용함
java.io패키지에서 문자데이터 입출력시에는 Reader/Writer 클래스를, 바이트단위 데이터 입출력시에는 InputStream/OutputStream 을 이용합니다.
다만, 아스키케릭터의 경우에는 1문자가 1바이트이므로 InputStream/OutputStream 클래스를 이용할 수 있습니다.

약 100K 정도의 영문자로 이루어져 있는 텍스트파일을 가지고 예를 들겠습니다.

예) Reader계 클래스을 이용한 파일 입출력 예

  FileReader in = new FileReader("test.txt");

 int buf;
 while ( buf = in.read() != -1){
     .......
 }
 in.close();

예) InputStream계 클래스를 이용한 파일 입출력 예

 FileInputStream in = new FileInputStream("test.txt");

 int buf;
 while ( buf = in.read() != -1){
    .......
 }
 in.close();

 

FileReader를 이용했을 경우 1800ms , FileInputStream을 이용했을 경우 800ms 로 InputStream 계통의 클래스를 이용한 파일 입출력이 월등히 빠른 처리속도를 보임을 알 수 있습니다.

- Buffering을 이용

예) Buffering을 한 Reader계 클래스을 이용한 파일 입출력 예

  FileReader in = new FileReader("test.txt");

 BufferedReader bin = new BufferedReader(in);

 int buf;
 while ( buf = bin.read() != -1){
     .......
 }

 bin.close();

 

예) Buffering을 한 InputStream계 클래스를 이용한 파일 입출력 예

 FileInputStream in = new FileInputStream("test.txt");
 BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(in);

 int buf;
 while ( buf = bin.read() != -1){
      .......
 }
 bin.close();

BufferedReader 의 경우 처리시간은 150ms,  BufferedInutStream의 경우에는  80ms 의 처리 속도를 보였습니다.