Java异常的性能分析

在Java中抛异常的性能是非常差的。通常来说，抛一个异常大概会消耗100到1000个时钟节拍。

通常是出现了意想不到的错误，我们才会往外抛异常。也就是说，我们肯定不希望一个进程一秒钟就抛出上千个异常。不过有时候你确实会碰到有些方法把异常当作事件一样往外抛。我们在这篇文章中已经看到一个这样的典范）：sun.misc.BASE64Decoder之所以性能很差就是因为它通过抛异常来对外请求道，”我还需要更多的数据“:

at java.lang.Throwable.fillInStackTrace(Throwable.java:-1)
at java.lang.Throwable.fillInStackTrace(Throwable.java:782)
- locked <0x6c> (a sun.misc.CEStreamExhausted)
at java.lang.Throwable.<init>(Throwable.java:250)
at java.lang.Exception.<init>(Exception.java:54)
at java.io.IOException.<init>(IOException.java:47)
at sun.misc.CEStreamExhausted.<init>(CEStreamExhausted.java:30)
at sun.misc.BASE64Decoder.decodeAtom(BASE64Decoder.java:117)
at sun.misc.CharacterDecoder.decodeBuffer(CharacterDecoder.java:163)
at sun.misc.CharacterDecoder.decodeBuffer(CharacterDecoder.java:194)

如果你用一个数字开头，字母结尾的字符串来运行下这篇文章里面的pack方法，你也会碰到类似的情况。我们来看下用那个方法打包"12345"和"12345a"需要多长的时间：

Made 100.000.000 iterations for string '12345' : time = 12.109 sec
Made 1.000.000 iterations for string '12345a' : time = 21.764 sec

可以看到，’12345a'迭代的次数要比‘12345’少100倍。也就是说这个方法处理'12345a'慢了差不多200倍。大多数的处理时间都在填充异常的栈跟踪信息了：

at java.lang.Throwable.fillInStackTrace(Throwable.java:-1)
        at java.lang.Throwable.fillInStackTrace(Throwable.java:782)
        - locked <0x87> (a java.lang.NumberFormatException)
        at java.lang.Throwable.<init>(Throwable.java:265)
        at java.lang.Exception.<init>(Exception.java:66)
        at java.lang.RuntimeException.<init>(RuntimeException.java:62)
        at java.lang.IllegalArgumentException.<init>(IllegalArgumentException.java:53)
        at java.lang.NumberFormatException.<init>(NumberFormatException.java:55)
        at java.lang.NumberFormatException.forInputString(NumberFormatException.java:65)
        at java.lang.Long.parseLong(Long.java:441)
        at java.lang.Long.valueOf(Long.java:540)
        at com.mvorontsov.javaperf.StrConvTests.pack(StrConvTests.java:69)
        at com.mvorontsov.javaperf.StrConvTests.test(StrConvTests.java:38)
        at com.mvorontsov.javaperf.StrConvTests.main(StrConvTests.java:29)

通过手动解析数字，我们可以很容易提升pack方法的性能。不过不要忘了——不到万不得已，不要随便优化。如果你只是解析几个输入参数而已——keep it simple，就用JDK的方法就好了。如果你要解析大量的消息，又必须调用一个类似pack这样的方法——那确实得去优化一下了。

新的pack方法和旧的实现差不太多——把一个字符串转化成一个尽可能小的Character/Integer/Long/Double/String类型，使得result.toString().equals(orginalString)为true。

public static Object strToObject( final String str )
{
    if ( str == null || str.length() > 17 )
    {  //out of Long range
        return str;
    }
    if ( str.equals( "" ) )
        return ""; //ensure interned string is returned
    if ( str.length() == 1 )
        return str.charAt( 0 ); //return Character
    //if starts with zero - support only "0" and "0.something"
    if ( str.charAt( 0 ) == '0' )
    {
        if ( str.equals( "0" ) )
            return 0;
        if ( !str.startsWith( "0." ) )  //this may be a double
            return str;
    }
 
    long res = 0;
    int sign = 1;
    for ( int i = 0; i < str.length(); ++i )
    {
        final char c = str.charAt( i );
        if ( c <= '9' && c >= '0' )
            res = res * 10 + ( c - '0' );
        else if ( c == '.' )
        {
            //too lazy to write a proper Double parser, use JDK one
            try
            {
                final Double val = Double.valueOf( str );
                //check if value converted back to string equals to an original string
                final String reverted = val.toString();
                return reverted.equals( str ) ? val : str;
            }
            catch ( NumberFormatException ex )
            {
                return str;
            }
        }
        else if ( c == '-' )
        {
            if ( i == 0 )
                sign = -1; //switch sign at first position
            else
                return str; //otherwise it is not numeric
        }
        else if ( c == '+' )
        {
            if ( i == 0 )
                sign = 1; //sign at first position
            else
                return str; //otherwise it is not numeric
        }
        else //non-numeric
            return str;
    }
    //cast to int if value is in int range
    if ( res < Integer.MAX_VALUE )
        return ( int ) res * sign;
    //otherwise return Long
    return res * sign;
}

很惊讶吧，新的方法解析数字比JDK的实现快多了！很大一个原因是因为JDK在解析的最后，调用了一个支持的解析方法，像这样：

public static int parseInt( String s, int radix ) throws NumberFormatException
   

新的方法和旧的相比（注意方法调用的次数——对于非数字串pack只调用了1百万次，而别的情况能调用到千万级别）：

Pack: Made 100.000.000 iterations for string '12345' : time = 12.145 sec
Pack: Made 1.000.000 iterations for string '12345a' : time = 23.248 sec
strToObject: Made 100.000.000 iterations for string '12345' : time = 6.311 sec
strToObject: Made 100.000.000 iterations for string '12345a' : time = 5.807 sec

总结

千万不要把异常当成返回码一样用，或者当作可能发生的事件（尤其是和IO无关的方法）往外抛。抛异常的代价太昂贵了，对于一般的方法，至少要慢百倍以上。

如果你每条数据都需要解析，又经常会出现非数值串的时候，尽量不要用Number子类型的parse*/valueOf这些方法。为了性能考虑，你应当手动解析它们。


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