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我认为,目前客户端虚拟机技术,应该说是发展到一个转折点,未来可能会出现重大的技术突破。目前无论是Java还是.Net基本上采用的都是分代式垃圾回收和分支预测JIT技术。因此目前这两个虚拟机的性能相差不是很大,因此对于程序的优化,基本上真对这两种技术来进行。
分代式垃圾回收技术应该是目前客户端虚拟机垃圾回收技术的主流,就是说增加对寿命短对象的收集,而减少对长寿命对象的收集。这里使用术语第一代和第二代的术语来描述。第一代应当说是程序新分配的内存,从统计数据来看,对象越年轻,被回收的可能性就越大,因此,对第一代的垃圾回收进行的频繁一些。而一旦进行了第一代的垃圾回收,未被回收的对象将会成为第二代对象。对于第二代对象的回收,由于它的生命期更长,因此在到达第二代对象空间阈值的时候并不会收集,这样就减少了回收的次数。防止垃圾回收带来的系统停顿。
JIT技术在虚拟机中已经被证明能极大地加快程序速度,而目前基本上采用的是带有分支预测技术的JIT编译器,因此越背频繁执行的语句,就越有可能被JIT编译器编译,从而加快程序的速度。但是目前的对J2ME虚拟机来说,性能有限,因此JIT的应用的也有限,在程序写作上,应当帮助进行JIT编译。
J2ME虚拟机最严重影响程序性能的就是进行垃圾回收操作,一旦进行垃圾回收,程序的主线程一般会暂时挂起,以方便进行垃圾回收操作。在程序上的表现就是程序出现暂时的停顿,这将极大地影响用户的体验。因此必须尽量减少垃圾回收进行的次数,近最大努力控制垃圾回收的执行,尽量减少垃圾回收执行的时间。
J2ME虚拟机中JIT技术的应用,目前我没有发现有显著的文章来进行描述,由于JIT技术需要实时编译并且耗费内存较多,因此,我认为MIDP1.0中并没有采用JIT技术。而MIDP2.0中有可能采用JIT技术,但是J2ME的JIT技术与J2SE的性能应该不是一个数量级上的,由于CPU性能有限,注定无法做复杂的JIT编译,而且由于JIT耗费内存,也注定无法对代码进行大规模的JIT编译。
垃圾回收优化的核心思想就是减少垃圾回收的次数,增加垃圾回收中资源的回收量。
先说垃圾回收次数的优化,在上文中已经说明,分代式垃圾回收,第一代的垃圾回收进行的次数较频繁,因此垃圾回收首先针对第一代垃圾回收,就是说应该避免在成员函数中产生新的对象。
这里在书中有明显的应用,在滚屏游戏的设计中,需要进行矩形的判断,这里采用的方式都是定义的到类中的矩形,而不是定义函数矩形,在碰撞判断中调用的矩形都是在类的构造函数中生成的,并不在函数中生成,由于需要频繁调用碰撞检测,因此如果定义在函数中将会增加垃圾回收的次数。具体情况如下:
class Sprite
{
public Rect rect1 = new Rect();
public Rect rect2 = new Rect();
bool checkCollision()
{
//位置判断后,进行初始化,但是不分配产生新的对象
rect1.x,rect1.y,rect1.dx,ect1.dy
rect2.x,rect2.y,rect2.dx,rect2.dy
}
}
这样就显著减少了对象的生成,注意这里还有一个优化的地方,基本上每次判断,dx,dy值是固定的,因此在构造函数中应当初始化dx,dy,这样将会减少初始化。因此书中的程序中有很多看起来不应当定义为类程序的变量,都被定义为类成员,这极大地减少了垃圾回收的次数。
而对于二代的垃圾回收,就是在程序中不要随时把无用的资源置为null,这样可能会激发二代回收。
而对于尽可能增加垃圾回收的资源回收量,使调用显示垃圾回收,在进行大规模的资源更换的时候。这个优化技术书中没有说明,但与程序源代码中有体现。对于类程序对象,不要无故置为null,而是在资源更换的时候,一般来说这个时候是更换关卡的时候,此时应当把上关卡中不再使用的资源全部置为null,然后显示调用垃圾回收。再栽入新的资源,这个时候新的资源能够顺利栽入,旧的资源也能够顺利回收。而由于关卡切换,进行稍微的等待也是可行的,不会影响用户体验。
JIT编译的优化就是用户模拟JIT编译器来进行程序编译的优化,对于频繁执行的地方,尽量优化。对于程序中的分支判断,要把经常调用的分支写到判断前面。而在我前面的文章中提到的关于成员函数使用get和set,这个在JIT编译器中基本上是被优化掉的,没有多少意义。如果不是太频繁,也不用时全部应用破坏程序结构,只把最频繁的进行优化即可。
这里还有一个优化的地方,对于特别频繁的执行语句,如下的取得数据成员的方式:
a.b,如果是int型,最好使用一个临时变量
int temp = a.b;
这将减少类程序的取得时间,虽然只有几个时钟周期,但是对于特别频繁的调用和复杂算法,性能还是有一定的提升。
这里提到的优化措施每一处对程序的影响都很小,但是积少成多,水滴石穿,注意的地方多了,就会对程序性能产生影响,并且很多优化是全局性的,这在程序的架构设计之初就应该考虑好的。
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