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來源：ImportNew – 進林
最佳化Java中的多型程式碼
Oracle的Java是一個門快速的語言，有時候它可以和C++一樣快。編寫Java程式碼時，我們通常使用介面、繼承或者包裝類（wrapper class）來實現多型，使軟體更加靈活。不幸的是，多型會引入更多的呼叫，讓Java的效能變得糟糕。部分問題是，Java不建議使用完全的行內程式碼，即使它是非常安全的。（這個問題可能會在最新的Java版本里得到緩解，請看文章後面的更新部分）
考慮下這種情況，我們要用介面抽象出一個整型陣列：
public interface Array {
public int get(int i);
public void set(int i, int x);
public int size();
}
你為什麼要這樣做？可能是因為你的資料是儲存在資料庫裡、網路上、磁碟上或者在其他的資料結構裡。你想一次編碼後就不用關心陣列的具體實現。
編寫一個與標準Java陣列一樣高效率的類並不難，不同之處在於它實現了這個介面：
public final class NaiveArray implements Array {
protected int[] array;
public NaiveArray(int cap) {
array = new int[cap];
}
public int get(int i) {
return array[i];
}
public void set(int i, int x) {
array[i] = x;
}
public int size() {
return array.length;
}
}
至少在理論上，NaiveArray類不會出現任何的效能問題。這個類是final的，所有的方法都很簡短。
不幸的是，在一個簡單的benchmark類裡，當使用NavieArray作為陣列實體時，你會發現NavieArray比標準陣列慢5倍以上。就像這個例子：
public int compute() {
for(int k = 0; k < array.size(); ++k)
array.set(k,k);
int sum = 0;
for(int k = 0; k < array.size(); ++k)
sum += array.get(k);
return sum;
}
你可以透過使用NavieArray作為NavieArray的一個實體來稍微減緩效能問題（避免使用多型）。不幸的是，它依然會慢3倍多。而你僅是放棄了多型的好處。
那麼，強制使用行內函式呼叫會怎樣?
一個可行的解決方法是手動實現行內函式。你可以使用 instanceof 關鍵字來提供最佳化實現，否則你只會得到一個普通（更慢）的實現。例如，如果你使用下麵的程式碼，NavieArray就會變得和標準陣列一樣快：
public int compute() {
if(array instanceof NaiveArray) {
int[] back = ((NaiveArray) array).array;
for(int k = 0; k < back.length; ++k)
back[k] = k;
int sum = 0;
for(int k = 0; k < back.length; ++k)
sum += back[k];
return sum;
}
//…
}
當然，我也會介紹一個維護問題作為需要實現不止一次的同類演演算法…… 當出現效能問題時，這是一個可接受的替代。
和往常一樣，我的benchmarking程式碼可以在網上獲取到。
總結
-
一些Java版本可能不完全支援頻繁的行內函式呼叫，即使它可以並且應該支援。這會造成嚴重的效能問題。
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把類宣告為 final 看起來不會緩解效能問題。
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對於消耗大的函式，可行的解決方法是自己手動最佳化多型和實現行內函式呼叫。使用 instanceof 關鍵字，你可以為一些特定的類編寫程式碼並且（因此）保留多型的靈活性。
更新
Erich Schubert使用 double 陣列執行簡單的benchmark類發現他的執行結果與我的結果相矛盾，而且我們的變數實現都是一樣的。我透過更新到最新版本的OpenJDK證明瞭他的結果。下麵的表格給出了處理10百萬整數需要的納秒時間：
正如我們看到的，最新版本的OpenJDK十分智慧，並且消除了多型的效能開銷（1.8.0_40)。如果你足夠幸運地在使用這個JDK，你不需要擔心這 篇文章所說的效能問題。但是，這個總體思想依然值得應用在更複雜的場景裡。例如，JDK最佳化可能依然達不到你期待的效能要求。
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