9 tips to Increase your Java performance(자바 성능을 향상시키기 위한 9가지 팁)

9 tips to Increase your Java performance(자바 성능을 향상시키기 위한 9가지 팁)

어떤 바보라도 컴퓨터가 이해할 수 있는 코드를 작성할 수 있습니다. 좋은 프로그래머는 인간이 이해할 수 있는 코드를 작성합니다. - 마틴 파울러

그러나 고성능 코드를 작성하고 싶은 마음은 어느 개발자나 가지고 있습니다. Java 코드를 더 빠르게 실행하는 방법을 알아보도록 하겠습니다.

참고 : JVM은 효과적으로 코드를 최적화 합니다. 일반적인 사용 사례에서 최적화할 필요는 없습니다. 그러나 JVM에 최대 성능을 내기를 원합니다. 여기에 초점을 맞춥니다.

모든 테스트는 Mackbook Pro 2017 노트북의 OpenJDK 12.0.1에서 수행되었습니다.

1. Instantiate in constructor(생성자에서 인스턴스화)

만약 Collections가 한번만 초기화된다면 Collections의 생성자로 인스턴스화를 한 다음에 addAll로 값을 설정하는 것 보다 초기 값과 같이 한번에 초기화하는 것이 좋습니다.

// Slower 🚶‍♂️
Set<String> set = new HashSet<>();
set.addAll(Arrays.asList("one", "two", "three"));

// Faster 🚀
Set<String> set = new HashSet<>(Arrays.asList("one", "two", "three"));

JMH benchmarks를 사용해서 이를 확인해보도록 하겠습니다.

결과의 단위는 operations/second(op/s) 입니다. 숫자가 많을수록 성능은 떨어집니다.

@State(Scope.Thread)
public static class MyState {

    @Setup(Level.Trial)
    public void doSetup() {
        var arr = new Integer[100000];
        for (var i = 0; i < 100000; i++) {
            arr[i] = i;
        }
        list = Arrays.asList(arr);
    }

    public List list;
}

// Faster 🚀 > ~148,344 op/s
@Benchmark
public HashSet usingConstructor() {
    var set = new HashSet<>(list);
    return set;
}

// Slower 🚶‍♂️ > ~112,061 op/s
@Benchmark
public HashSet usingAddAll() {
    var set = new HashSet<>();
    set.addAll(list);
    return set;
}

addAll 보다 생성자에서 초기화 하는것이 ~36000 op/s 를 제공합니다.

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2. add 보단 addAll 이 더 빠르다.

유사하게 addAll 은 add 를 사용했을때 보다 더 빠른 작업을 제공합니다. 따라서 무엇가를 추가할때는 add 보단 addAll 을 사용하는것이 좋습니다.

// Slower 🚶‍♂️ ~116116op/s
@Benchmark
public ArrayList<Integer> usingAdd() {
    var a = new int[1000];
    for (var i = 0; i < 1000; i++) {
        a[i] = i;
    }

    var arr = new ArrayList<Integer>();
    for (var i = 0; i < 1000; i++) {
        arr.add(a[i]);
    }

    return arr;
}

// Faster 🚀 ~299130 op/s
@Benchmark
public ArrayList<Integer> usingAddAll() {
    var a = new Integer[1000];
    for (var i = 0; i < 1000; i++) {
        a[i] = i;
    }

    var arr = new ArrayList<Integer>();
    arr.addAll(Arrays.asList(a));
    return arr;
}

거의addAll 이 add 보단 2개 이상 빠릅니다.

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3. Map에서 KeySet 보단 EntrySet 를 사용하라.

맵을 많이 반복한다면 keySet 보단 entrySet을 사용해야 합니다.

// Slower 🚶‍♂️ ~37000 op/s
@Benchmark
public HashMap<Integer, Integer> keySetIteration(Blackhole blackhole) {
    var someMap = new HashMap<Integer, Integer>();

    for (var i = 0; i < 1000; i++) {
        someMap.put(i, i);
    }

    var sum = 0;
    for(Integer i: someMap.keySet()) {
        sum += i;
        sum += someMap.get(i);
    }
    blackhole.consume(sum);
    return someMap;
}

// Faster 🚀 ~45000 op/s
@Benchmark
public HashMap<Integer, Integer> entrySetIteration(Blackhole blackhole) {
    var someMap = new HashMap<Integer, Integer>();

    for (var i = 0; i < 1000; i++) {
        someMap.put(i, i);
    }

    var sum = 0;
    for(Map.Entry<Integer, Integer> e: someMap.entrySet()) {
        sum += e.getKey();
        sum += e.getValue();
    }

    blackhole.consume(sum);

    return someMap;
}

• keySet보다 entrySet이 ~9000op/s 빠릅니다.

4. 단건 요소인 경우 arrayList 대신에 SingletonList 를 사용하세요.

// Faster 🚀
var list = Collections.singletonList("S");

// Slower 🚶‍♂️
var list = new ArrayList(Arrays.asList("S"));

---

5. HashSet. EnumSet 대신에 EnumSet 을 사용하는게 더 빠릅니다.

// Faster 🚀
public enum Color {
    RED, YELLOW, GREEN
}

var colors = EnumSet.allOf(Color.class);

// Slower 🚶‍♂️
var colors = new HashSet<>(Arrays.asList(Color.values()));

EnumSet의 자세한 내용은 여기를 참고해주세요.

---

6. 임의로 객체를 초기화하지 말고 재사용화 하세요.

// Faster 🚀
 var i = 0 ;
 i += addSomeNumber();
 i -= minusSomeNumber();
 return i;

 // Slower 🚶‍♂️
 var i = 0 ;
 var j = addSomeNumber();
 var k = minusSomeNumber();
 var l = i + j - k;
 return l;

---

7. String.isEmpty() 를 사용해서 String이 비어있는지 확인하세요.

문자열은 byte[] 이며, isEmpty()는 오직 Array가 비어 있는지 확인하기 때문에 더 빠릅니다.

public boolean isEmpty() {
        return value.length == 0;
}

---

8. 만약 단일 문자를 사용한다면 String이 아니라 Character를 사용하세요.

 // Faster 🚀
 var r = 'R' ;
 var g = 'G' ;
 var b = 'B' ;

 // Slower 🚶‍♂️
 var r = "R" ;
 var g = "G" ;
 var b = "B" ;

---

9. 가능한 모든 곳에 StringBuilder 를 사용하세요.

// Faster 🚀
StringBuilder str = new StringBuilder();
str.append("A");
str.append("B");
str.append("C");
str.append("D");
str.append("E");
....

// Slower 🚶‍♂️
var str = "";
str += "A";
str += "B";
str += "C";
str += "D";
str += "E";
....

그러나 단일 연결을 수행해야 할때는 StringBuilder를 사용하는것 보단 + 를 사용하는것이 더 빠릅니다.