怎么使用java的变量

如何使用java的变量？
如果在java里频繁存取变量，那么就需要考虑从何处存取这些变量？变量是 static 变量，还是堆栈变量，或者是类的实例变量？变量的存储位置对存取它的代码的性能有明显的影响？例如，请考虑下面这段代码：

class StackVars{private int instVar;private static int staticVar;//存取堆栈变量void stackAccess(int val){int j=0;for (int i=0; i<val; i++)j += 1;}//存取类的实例变量void instanceAccess(int val){for (int i=0; i<val; i++)instVar += 1;} //存取类的 static 变量void staticAccess(int val){for (int i=0; i<val; i++)staticVar += 1;}} 

    这段代码中的每个方法都执行相同的循环，并反复相同的次数。唯一的不同是每个循环使一个不同类型的变量递增。方法 stackAccess 使一个局部堆栈变量递增，instanceAccess 使类的一个实例变量递增，而 staticAccess 使类的一个 static 变量递增。

    instanceAccess 和 staticAccess 的执行时间基本相同。但是，stackAccess 要快两到三倍。存取堆栈变量如此快是因为，JVM 存取堆栈变量比它存取 static 变量或类的实例变量执行的操作少。请看一下为这三个方法生成的字节码：

Method void stackAccess(int) 0 iconst_0 //将 0 压入堆栈。 1 istore_2 //弹出 0 并将它存储在局部分变量表中索引为 2 的位置 (j)。 2 iconst_0 //压入 0。 3 istore_3 //弹出 0 并将它存储在局部变量表中索引为 3 的位置 (i)。 4 goto 13//跳至位置 13。 7 iinc 2 1 //将存储在索引 2 处的 j 加 1。10 iinc 3 1 //将存储在索引 3 处的 i 加 1。13 iload_3//压入索引 3 处的值 (i)。14 iload_1//压入索引 1 处的值 (val)。15 if_icmplt 7//弹出 i 和 val。如果 i 小于 val，则跳至位置 7。18 return //返回调用方法。Method void instanceAccess(int) 0 iconst_0 //将 0 压入堆栈。 1 istore_2 //弹出 0 并将它存储在局部变量表中索引为 2 的位置 (i)。 2 goto 18//跳至位置 18。 5 aload_0//压入索引 0 (this)。 6 dup//复制堆栈顶的值并将它压入。 7 getfield #19 <Field int instVar>//弹出 this 对象引用并压入 instVar 的值。10 iconst_1 //压入 1。11 iadd //弹出栈顶的两个值，并压入它们的和。12 putfield #19 <Field int instVar>//弹出栈顶的两个值并将和存储在 instVar 中。15 iinc 2 1 //将存储在索引 2 处的 i 加 1。18 iload_2//压入索引 2 处的值 (i)。19 iload_1//压入索引 1 处的值 (val)。20 if_icmplt 5//弹出 i 和 val。如果 i 小于 val，则跳至位置 5。23 return //返回调用方法。Method void staticAccess(int) 0 iconst_0 //将 0 压入堆栈。 1 istore_2 //弹出 0 并将它存储在局部变量表中索引为 2 的位置 (i)。 2 goto 16//跳至位置 16。 5 getstatic #25 <Field int staticVar>//将常数存储池中 staticVar 的值压入堆栈。 8 iconst_1 //压入 1。 9 iadd //弹出栈顶的两个值，并压入它们的和。10 putstatic #25 <Field int staticVar>//弹出和的值并将它存储在 staticVar 中。13 iinc 2 1 //将存储在索引 2 处的 i 加 1。16 iload_2//压入索引 2 处的值 (i)。17 iload_1//压入索引 1 处的值 (val)。18 if_icmplt 5//弹出 i 和 val。如果 i 小于 val，则跳至位置 5。21 return //返回调用方法。

    查看字节码揭示了堆栈变量效率更高的原因。JVM 是一种基于堆栈的虚拟机，因此优化了对堆栈数据的存取和处理。所有局部变量都存储在一个局部变量表中，在 Java 操作数堆栈中进行处理，并可被高效地存取。存取 static 变量和实例变量成本更高，因为 JVM 必须使用代价更高的操作码，并从常数存储池中存取它们。（常数存储池保存一个类型所使用的所有类型、字段和方法的符号引用。）

    通常，在第一次从常数存储池中访问 static 变量或实例变量以后，JVM 将动态更改字节码以使用效率更高的操作码。尽管有这种优化，堆栈变量的存取仍然更快。

    考虑到这些事实，就可以重新构建前面的代码，以便通过存取堆栈变量而不是实例变量或 static 变量使操作更高效。请考虑修改后的代码：

class StackVars{//与前面相同...void instanceAccess(int val){int j = instVar;for (int i=0; i<val; i++)j += 1;instVar = j;}void staticAccess(int val){int j = staticVar;for (int i=0; i<val; i++)j += 1;staticVar = j;}}

    方法 instanceAccess 和 staticAccess 被修改为将它们的实例变量或 static 变量复制到局部堆栈变量中。当变量的处理完成以后，其值又被复制回实例变量或 static 变量中。这种简单的更改明显提高了 instanceAccess 和 staticAccess 的性能。这三个方法的执行时间现在基本相同，instanceAccess 和 staticAccess 的执行速度只比 stackAccess 的执行速度慢大约 4%。

    这并不表示您应该避免使用 static 变量或实例变量。您应该使用对您的设计有意义的存储机制。例如，如果您在一个循环中存取 static 变量或实例变量，则您可以临时将它们存储在一个局部堆栈变量中，这样就可以明显地提高代码的性能。这将提供最高效的字节码指令序列供 JVM 执行。

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