解锁Python编程的无限可能：《奇妙的Python》带你漫游代码世界
在开发中，尽量复用已经存在的对象，而不是每次都创建一个功能等价的新对象。对象复用不仅速度更快，也显得更加优雅。尤其是对于不可变对象，可以始终安全地复用（详见【条目17】）。举一个极端的反例：
String s = new String("bikini"); // 不要这样做！
这种写法每次执行时都会创建一个新的 String 实例，而其实完全没有必要。字符串字面量 "bikini" 本身已经是一个 String 实例，它与构造函数生成的对象功能上完全相同。如果这种代码出现在循环或频繁调用的方法中，可能会无端创建成千上万的 String 对象，浪费资源。改进后的代码如下：
String s = "bikini";
此版本只使用了一个 String 实例，且在同一虚拟机中任何包含相同字面量的代码都会重用该对象，从而避免不必要的对象创建。
静态工厂方法的优势
在使用不可变类时，优先选择静态工厂方法（详见【条目1】），可以进一步避免创建不必要的对象。例如，Boolean.valueOf(String) 比 Boolean(String) 构造函数更优，因为后者每次都会创建一个新对象，而前者可以选择复用已有的实例。实际上，Java 9 中已将 Boolean(String) 构造函数废弃。
除了不可变对象，某些可变对象在确保不会被修改的前提下也可以复用。对于某些开销较大的对象，反复创建显然是不划算的。这时我们可以通过缓存这些对象来实现复用，减少性能消耗。
避免重复创建昂贵对象
并不是所有对象的创建成本都是相同的。假设我们要编写一个方法，用于判断某个字符串是否是有效的罗马数字。最简单的实现方式是使用正则表达式：
// 性能可以显著提升！
static boolean isRomanNumeral(String s) {
return s.matches("^(?=.)M*(C[MD]|D?C{0,3})(X[CL]|L?X{0,3})(I[XV]|V?I{0,3})$");
}
虽然这种写法简洁，但每次调用 matches 方法时，都会新建一个 Pattern 对象，并在使用后将其丢弃，导致性能下降。为了提升效率，可以将正则表达式编译为一个静态的 Pattern 对象并缓存起来：
// 通过复用昂贵对象提升性能
public class RomanNumerals {
private static final Pattern ROMAN = Pattern.compile(
"^(?=.)M*(C[MD]|D?C{0,3})(X[CL]|L?X{0,3})(I[XV]|V?I{0,3})$");
static boolean isRomanNumeral(String s) {
return ROMAN.matcher(s).matches();
}
}
改进后的 isRomanNumeral 方法在高频调用时性能提升显著。在我的机器上，原版本处理8字符输入需要1.1微秒，而改进版本只需0.17微秒，速度提升了6.5倍。此外，代码的可读性也有所提高，因为我们将正则表达式封装成了具有语义的静态字段 ROMAN，使代码更加清晰。
复用其他类型的对象
不仅仅是不可变对象可以复用，有时一些"适配器"（如视图）对象也可以复用。适配器对象是一种将操作委托给其他对象的模式，通常只提供不同的接口，而不包含额外的状态。例如，Map 接口的 keySet 方法返回一个视图对象，表示 Map 中的所有键。尽管 keySet 返回的实例是可变的，但其背后依赖的是同一个 Map 实例，因此无论 keySet 被调用多少次，返回的对象功能上都是相同的。
// 返回相同的 Set 视图对象
Set<String> keys1 = myMap.keySet();
Set<String> keys2 = myMap.keySet();
// keys1 和 keys2 实际上是同一个视图对象
在这种情况下，重复创建视图对象不仅没有任何好处，还会徒增对象数量，增加内存开销。
自动装箱的代价
自动装箱（autoboxing）是另一种常见的导致不必要对象创建的机制。自动装箱允许我们在基本类型和包装类型之间自由切换，编译器会自动进行类型转换。然而，自动装箱带来了性能上的隐性成本。例如，下面的代码在计算所有正整数的和时，由于一个细微的错误而导致大量不必要的对象创建：
// 极其缓慢！能发现对象创建的原因吗？
private static long sum() {
Long sum = 0L; // 使用了包装类型 Long，而不是基本类型 long
for (long i = 0; i <= Integer.MAX_VALUE; i++)
sum += i;
return sum;
}
上述代码每次 long 加法操作都会创建一个新的 Long 实例，导致生成约 2^31 个不必要的对象，极大地影响了性能。将 Long 换为 long 后，运行时间从 6.3 秒减少到 0.59 秒，性能提升了十倍。
对象创建并不总是昂贵
需要注意的是，本文讨论的并不是说对象创建本身是昂贵的。实际上，现代 JVM 对象创建和垃圾回收的效率非常高，创建一些轻量级对象并不会带来显著的性能开销。因此，为了提升代码的简洁性或可读性，适当地创建对象是值得的。反过来，手动管理对象池通常是一个糟糕的主意，除非对象非常重量级（例如数据库连接）。维护对象池会导致代码复杂度增加，内存占用上升，性能反而下降。
总结
不要为了性能避免创建对象，而是要避免不必要的对象创建。在可以复用对象时，应优先复用，尤其是不可变对象、昂贵的对象和适配器对象等。使用自动装箱时也应小心，避免无意中引入不必要的对象创建。同时，不要误认为对象创建一定是昂贵的——现代 JVM 的垃圾回收机制已经非常高效。只有在对象真正影响性能时，才需要关注对象的创建和复用。
