AJPFX谈Java 性能优化之基本类型 vs 引用类型

★名词定义

　　先明确一下什么是“基本类型”，什么是“引用类型”。
　　简单地说，所谓基本类型就是 Java 语言中如下的8种内置类型：

boolean
char
byte
short
int
long
float
double

　　而引用类型就是那些可以通过 new 来创建对象的类型（基本上都是派生自 Object）。

★两种类型的存储方式

　　这两种类型的差异，首先体现在存储方式上。

◇引用类型的创建

　　当你在函数中创建一个引用类型的对象时，比如下面这句：

StringBuffer str = new StringBuffer();

　　该 StringBuffer 【对象】的内容是存储在堆（Heap）上的，需要申请堆内存。而变量 str 只不过是针对该 StringBuffer 对象的一个引用（或者叫地址）。变量 str 的【值】（也就是 StringBuffer 对象的地址）是存储在【栈】上的。

◇基本类型的创建

　　当你在【函数中}创建一个基本类型的变量时，比如下面这句：

int n = 123;

　　这个变量 n 的【值】也是存储在栈（Stack）上的，但是这个语句不需要再从堆中申请内存了。

　　为了更加形象，便于大伙儿理解，简单画了一个示意图如下：

★堆和栈的性能差异

　　可能有同学会小声问：堆和栈有啥区别捏？
　　要说堆和栈的差别，那可就大了去了。如果你对这两个概念还是不太明白或者经常混淆，建议先找本操作系统的书拜读一下。
　　由于是介绍性能，所以来讨论一下堆和栈在性能方面的差别（这个差异是很大滴）。堆相对进程来说是全局的，能够被所有线程访问；而栈是线程局部的，只能本线程访问。打个比方，栈就好比个人小金库，堆就好比国库。你从个人小金库拿钱去花，不需要办什么手续，拿了就花，但是钱数有限；而国库里面的钱虽然很多，但是每次申请花钱要打报告、盖图章、办 N 多手续，耗时又费力。
　　同样道理，由于堆是所有线程共有的，从堆里面申请内存要进行相关的加锁操作，因此申请堆内存的复杂度和时间开销比栈要大很多；从栈里面申请内存，虽然又简单又快，但是栈的大小有限，分配不了太多内存。

★当初为啥这样设计？

　　可能有同学又问了，干嘛把两种类型分开存储，干嘛不放到一起捏？这个问题问得好！下面我们就来揣测一下，当初 Java 为啥设计成这样。
　　当年 Java 它爹（James Gosling）设计语言的时候，对于这个问题有点进退两难。如果把各种东东都放置到栈中，显然不现实，一来栈是线程私有的（不便于共享），二来栈的大小是有限的，三来栈的结构也间接限制了它的用途。那为啥不把各种东东都放置到堆里面捏？都放堆里面，倒是能绕过上述问题，但是刚才也提到了，申请堆内存要办很多手续，太繁琐。如果仅仅在函数中写一个简单的“int n = 0;”，也要到堆里面去分配内存，那性能就大大滴差了（要知道 Java 是1995年生出来的，那年头俺买了台 PC 配【4兆内存】就属豪华配置了）。
　　左思右想之后，Java 它爹只好做了一个折中：把类型分为“基本类型”和“引用类型”，两者使用不同的创建方式。这种差异从 Java 语法上也可以看出来：引用类型总是用 new 创建对象（提醒一下：某些单键对象/单例对象，表面上没用 new，但是在 getInstance() 内部也还是用 new 创建的）；而基本类型则【不需要】用 new 来创建。

★这样设计的弊端

　　顺便跑题一下，斗胆评价 Java 它爹这种设计的弊端（希望 Java Fans 不要跟我急）。我个人认为：这个折中的决策，带来了许多深远的影响，随手举出几个例子：
1、由于基本类型不是派生自 Object，因此不能算是纯种的对象。这导致了 Java 的“【纯】面向对象”招牌打了折扣（当年 Sun 老是吹嘘 Java 是“纯”OO 的语言，其实 Java 的 OO 是不够纯粹滴）。
2、由于基本类型不是派生自 Object，出于某些场合（比如容器类）的考虑，不得不为每个基本类型加上对应的包装类（比如 Integer、Byte 等），使得语言变得有点冗余。

★结论

　　从上述的介绍，我们应该明白，使用 new 创建对象的开销是【不小】的。在程序中能避免就应该尽量避免。另外，使用 new 创建对象，不光是创建时开销大，将来垃圾回收时，销毁对象也是有开销的