💻⚡ 代码级优化：让代码"运行"更高效

"代码级优化就像优化写作技巧，用对了方法，代码更高效更优雅！" ✍️🚀

🎯 什么是代码级优化？

想象一下，你是一个超级厉害的作家 ✍️。每篇文章都有不同的写法，如果你不善于优化写作技巧，那文章就不流畅，还容易出错！

代码级优化就像是学会最聪明的写作方法，让代码运行更高效，性能更卓越！

🏃‍♂️ 核心思想：用优化换性能，用技巧换效率

未优化：低效代码 → 性能低下 → 资源浪费
已优化：高效代码 → 性能提升 → 资源高效

性能提升：2-5倍！ 🎉

🎨 代码级优化的四种策略

1. 编码优化 - 让代码"编写"更高效 ✍️

生活比喻： 就像优化写作技巧，用对了方法，文章更流畅！

@Service
public class CodingOptimizationService {
    
    // 变量优化
    public static class VariableOptimization {
        
        // 局部变量优化
        public void optimizeLocalVariables() {
            // 未优化：重复计算
            public void unoptimizedMethod(List<String> list) {
                for (int i = 0; i < list.size(); i++) { // 每次循环都调用size()
                    String item = list.get(i);
                    if (item.length() > 10) { // 每次循环都调用length()
                        System.out.println(item);
                    }
                }
            }
            
            // 优化：缓存计算结果
            public void optimizedMethod(List<String> list) {
                int size = list.size(); // 缓存size()结果
                for (int i = 0; i < size; i++) {
                    String item = list.get(i);
                    int itemLength = item.length(); // 缓存length()结果
                    if (itemLength > 10) {
                        System.out.println(item);
                    }
                }
            }
        }
        
        // 对象创建优化
        public void optimizeObjectCreation() {
            // 未优化：频繁创建对象
            public void unoptimizedStringConcatenation(List<String> list) {
                String result = "";
                for (String item : list) {
                    result += item; // 每次循环都创建新的String对象
                }
                return result;
            }
            
            // 优化：使用StringBuilder
            public void optimizedStringConcatenation(List<String> list) {
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                for (String item : list) {
                    sb.append(item); // 使用StringBuilder避免频繁创建对象
                }
                return sb.toString();
            }
            
            // 优化：使用String.join
            public void optimizedStringJoin(List<String> list) {
                return String.join("", list); // 使用String.join更简洁
            }
        }
        
        // 常量优化
        public void optimizeConstants() {
            // 未优化：魔法数字
            public void unoptimizedMethod(int value) {
                if (value > 100) { // 魔法数字
                    return value * 2; // 魔法数字
                }
                return value;
            }
            
            // 优化：使用常量
            private static final int MAX_VALUE = 100;
            private static final int MULTIPLIER = 2;
            
            public void optimizedMethod(int value) {
                if (value > MAX_VALUE) {
                    return value * MULTIPLIER;
                }
                return value;
            }
        }
        
        // 类型优化
        public void optimizeTypes() {
            // 未优化：使用包装类型
            public void unoptimizedMethod() {
                Integer sum = 0; // 使用包装类型
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    sum += i; // 自动装箱/拆箱
                }
            }
            
            // 优化：使用基本类型
            public void optimizedMethod() {
                int sum = 0; // 使用基本类型
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    sum += i; // 直接计算
                }
            }
        }
    }
    
    // 方法优化
    public static class MethodOptimization {
        
        // 方法内联优化
        public void optimizeMethodInlining() {
            // 未优化：小方法调用
            public void unoptimizedMethod() {
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    int result = calculate(i); // 方法调用开销
                    process(result);
                }
            }
            
            private int calculate(int value) {
                return value * 2; // 简单计算
            }
            
            // 优化：内联小方法
            public void optimizedMethod() {
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    int result = i * 2; // 直接内联计算
                    process(result);
                }
            }
        }
        
        // 方法参数优化
        public void optimizeMethodParameters() {
            // 未优化：传递大对象
            public void unoptimizedMethod(User user) {
                String name = user.getName();
                String email = user.getEmail();
                processUser(name, email);
            }
            
            // 优化：传递必要参数
            public void optimizedMethod(String name, String email) {
                processUser(name, email);
            }
        }
        
        // 方法返回值优化
        public void optimizeMethodReturn() {
            // 未优化：返回大对象
            public List<String> unoptimizedMethod() {
                List<String> result = new ArrayList<>();
                // 填充数据
                return result;
            }
            
            // 优化：使用流式处理
            public Stream<String> optimizedMethod() {
                return Stream.of("data1", "data2", "data3");
            }
        }
        
        // 方法重载优化
        public void optimizeMethodOverloading() {
            // 未优化：使用Object参数
            public void unoptimizedMethod(Object value) {
                if (value instanceof String) {
                    processString((String) value);
                } else if (value instanceof Integer) {
                    processInteger((Integer) value);
                }
            }
            
            // 优化：使用方法重载
            public void optimizedMethod(String value) {
                processString(value);
            }
            
            public void optimizedMethod(Integer value) {
                processInteger(value);
            }
        }
    }
    
    // 数据结构优化
    public static class DataStructureOptimization {
        
        // 集合选择优化
        public void optimizeCollectionSelection() {
            // 未优化：使用ArrayList进行频繁插入删除
            public void unoptimizedListOperations() {
                List<String> list = new ArrayList<>();
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    list.add(0, "item" + i); // 在头部插入，效率低
                }
            }
            
            // 优化：使用LinkedList
            public void optimizedListOperations() {
                List<String> list = new LinkedList<>();
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    list.add(0, "item" + i); // 在头部插入，效率高
                }
            }
            
            // 优化：使用ArrayDeque
            public void optimizedDequeOperations() {
                Deque<String> deque = new ArrayDeque<>();
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    deque.addFirst("item" + i); // 在头部插入，效率高
                }
            }
        }
        
        // 集合初始化优化
        public void optimizeCollectionInitialization() {
            // 未优化：默认初始容量
            public void unoptimizedInitialization() {
                List<String> list = new ArrayList<>(); // 默认容量10
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    list.add("item" + i); // 需要扩容
                }
            }
            
            // 优化：指定初始容量
            public void optimizedInitialization() {
                List<String> list = new ArrayList<>(1000); // 指定容量
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    list.add("item" + i); // 不需要扩容
                }
            }
        }
        
        // 集合操作优化
        public void optimizeCollectionOperations() {
            // 未优化：使用循环
            public void unoptimizedFiltering(List<String> list) {
                List<String> result = new ArrayList<>();
                for (String item : list) {
                    if (item.length() > 5) {
                        result.add(item);
                    }
                }
                return result;
            }
            
            // 优化：使用Stream API
            public void optimizedFiltering(List<String> list) {
                return list.stream()
                    .filter(item -> item.length() > 5)
                    .collect(Collectors.toList());
            }
        }
        
        // 数组优化
        public void optimizeArrayOperations() {
            // 未优化：使用List
            public void unoptimizedArrayOperations() {
                List<Integer> list = new ArrayList<>();
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    list.add(i);
                }
            }
            
            // 优化：使用数组
            public void optimizedArrayOperations() {
                int[] array = new int[1000];
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    array[i] = i;
                }
            }
        }
    }
    
    // 算法优化
    public static class AlgorithmOptimization {
        
        // 排序算法优化
        public void optimizeSorting() {
            // 未优化：使用冒泡排序
            public void unoptimizedSorting(int[] array) {
                int n = array.length;
                for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
                    for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
                        if (array[j] > array[j + 1]) {
                            int temp = array[j];
                            array[j] = array[j + 1];
                            array[j + 1] = temp;
                        }
                    }
                }
            }
            
            // 优化：使用快速排序
            public void optimizedSorting(int[] array) {
                Arrays.sort(array); // 使用优化的排序算法
            }
        }
        
        // 查找算法优化
        public void optimizeSearching() {
            // 未优化：线性查找
            public int unoptimizedSearch(int[] array, int target) {
                for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                    if (array[i] == target) {
                        return i;
                    }
                }
                return -1;
            }
            
            // 优化：二分查找
            public int optimizedSearch(int[] array, int target) {
                return Arrays.binarySearch(array, target);
            }
        }
        
        // 缓存优化
        public void optimizeCaching() {
            // 未优化：重复计算
            public int unoptimizedFibonacci(int n) {
                if (n <= 1) {
                    return n;
                }
                return unoptimizedFibonacci(n - 1) + unoptimizedFibonacci(n - 2);
            }
            
            // 优化：使用缓存
            private Map<Integer, Integer> cache = new HashMap<>();
            
            public int optimizedFibonacci(int n) {
                if (n <= 1) {
                    return n;
                }
                if (cache.containsKey(n)) {
                    return cache.get(n);
                }
                int result = optimizedFibonacci(n - 1) + optimizedFibonacci(n - 2);
                cache.put(n, result);
                return result;
            }
        }
        
        // 位运算优化
        public void optimizeBitOperations() {
            // 未优化：使用除法
            public boolean unoptimizedIsEven(int n) {
                return n % 2 == 0;
            }
            
            // 优化：使用位运算
            public boolean optimizedIsEven(int n) {
                return (n & 1) == 0;
            }
            
            // 未优化：使用乘法
            public int unoptimizedMultiplyByTwo(int n) {
                return n * 2;
            }
            
            // 优化：使用位运算
            public int optimizedMultiplyByTwo(int n) {
                return n << 1;
            }
        }
    }
}

2. 循环优化 - 让循环"执行"更高效 🔄

生活比喻： 就像优化跑步节奏，用对了方法，跑步更高效！

@Service
public class LoopOptimizationService {
    
    // 循环结构优化
    public static class LoopStructureOptimization {
        
        // 循环条件优化
        public void optimizeLoopConditions() {
            // 未优化：重复计算条件
            public void unoptimizedLoop(List<String> list) {
                for (int i = 0; i < list.size(); i++) { // 每次循环都调用size()
                    String item = list.get(i);
                    processItem(item);
                }
            }
            
            // 优化：缓存条件
            public void optimizedLoop(List<String> list) {
                int size = list.size(); // 缓存size()
                for (int i = 0; i < size; i++) {
                    String item = list.get(i);
                    processItem(item);
                }
            }
            
            // 优化：使用增强for循环
            public void optimizedEnhancedLoop(List<String> list) {
                for (String item : list) { // 更简洁
                    processItem(item);
                }
            }
        }
        
        // 循环体优化
        public void optimizeLoopBody() {
            // 未优化：循环体内有重复计算
            public void unoptimizedLoopBody(List<String> list) {
                for (String item : list) {
                    String processed = item.toUpperCase(); // 重复计算
                    if (processed.length() > 5) {
                        System.out.println(processed);
                    }
                }
            }
            
            // 优化：提取重复计算
            public void optimizedLoopBody(List<String> list) {
                for (String item : list) {
                    String processed = item.toUpperCase(); // 只计算一次
                    if (processed.length() > 5) {
                        System.out.println(processed);
                    }
                }
            }
        }
        
        // 循环嵌套优化
        public void optimizeNestedLoops() {
            // 未优化：嵌套循环
            public void unoptimizedNestedLoop(List<String> list1, List<String> list2) {
                for (String item1 : list1) {
                    for (String item2 : list2) {
                        if (item1.equals(item2)) {
                            System.out.println("Match: " + item1);
                        }
                    }
                }
            }
            
            // 优化：使用Set避免嵌套循环
            public void optimizedNestedLoop(List<String> list1, List<String> list2) {
                Set<String> set2 = new HashSet<>(list2);
                for (String item1 : list1) {
                    if (set2.contains(item1)) {
                        System.out.println("Match: " + item1);
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    // 循环算法优化
    public static class LoopAlgorithmOptimization {
        
        // 循环展开优化
        public void optimizeLoopUnrolling() {
            // 未优化：普通循环
            public void unoptimizedLoop(int[] array) {
                int sum = 0;
                for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                    sum += array[i];
                }
                return sum;
            }
            
            // 优化：循环展开
            public void optimizedLoopUnrolling(int[] array) {
                int sum = 0;
                int i = 0;
                
                // 展开4次循环
                for (; i < array.length - 3; i += 4) {
                    sum += array[i];
                    sum += array[i + 1];
                    sum += array[i + 2];
                    sum += array[i + 3];
                }
                
                // 处理剩余元素
                for (; i < array.length; i++) {
                    sum += array[i];
                }
                return sum;
            }
        }
        
        // 循环向量化优化
        public void optimizeLoopVectorization() {
            // 未优化：标量操作
            public void unoptimizedVectorOperation(int[] a, int[] b, int[] result) {
                for (int i = 0; i < a.length; i++) {
                    result[i] = a[i] + b[i];
                }
            }
            
            // 优化：向量化操作
            public void optimizedVectorOperation(int[] a, int[] b, int[] result) {
                // 使用SIMD指令或并行处理
                IntStream.range(0, a.length)
                    .parallel()
                    .forEach(i -> result[i] = a[i] + b[i]);
            }
        }
        
        // 循环并行化优化
        public void optimizeLoopParallelization() {
            // 未优化：串行循环
            public void unoptimizedParallelLoop(List<String> list) {
                List<String> result = new ArrayList<>();
                for (String item : list) {
                    String processed = processItem(item);
                    result.add(processed);
                }
                return result;
            }
            
            // 优化：并行循环
            public void optimizedParallelLoop(List<String> list) {
                return list.parallelStream()
                    .map(this::processItem)
                    .collect(Collectors.toList());
            }
        }
    }
    
    // 循环数据结构优化
    public static class LoopDataStructureOptimization {
        
        // 循环访问优化
        public void optimizeLoopAccess() {
            // 未优化：随机访问
            public void unoptimizedRandomAccess(List<String> list) {
                Random random = new Random();
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    int index = random.nextInt(list.size());
                    String item = list.get(index);
                    processItem(item);
                }
            }
            
            // 优化：顺序访问
            public void optimizedSequentialAccess(List<String> list) {
                for (String item : list) {
                    processItem(item);
                }
            }
        }
        
        // 循环内存优化
        public void optimizeLoopMemory() {
            // 未优化：频繁创建对象
            public void unoptimizedMemoryLoop(List<String> list) {
                List<String> result = new ArrayList<>();
                for (String item : list) {
                    String processed = new String(item); // 创建新对象
                    result.add(processed);
                }
                return result;
            }
            
            // 优化：重用对象
            public void optimizedMemoryLoop(List<String> list) {
                List<String> result = new ArrayList<>();
                StringBuilder sb = new StringBuilder();
                for (String item : list) {
                    sb.setLength(0); // 重用StringBuilder
                    sb.append(item);
                    result.add(sb.toString());
                }
                return result;
            }
        }
        
        // 循环缓存优化
        public void optimizeLoopCaching() {
            // 未优化：重复计算
            public void unoptimizedCachingLoop(List<Integer> list) {
                for (Integer item : list) {
                    int result = expensiveCalculation(item);
                    processResult(result);
                }
            }
            
            // 优化：使用缓存
            private Map<Integer, Integer> calculationCache = new HashMap<>();
            
            public void optimizedCachingLoop(List<Integer> list) {
                for (Integer item : list) {
                    Integer result = calculationCache.get(item);
                    if (result == null) {
                        result = expensiveCalculation(item);
                        calculationCache.put(item, result);
                    }
                    processResult(result);
                }
            }
            
            private int expensiveCalculation(Integer item) {
                // 模拟昂贵计算
                return item * item;
            }
        }
    }
    
    // 循环性能优化
    public static class LoopPerformanceOptimization {
        
        // 循环分支优化
        public void optimizeLoopBranching() {
            // 未优化：复杂分支
            public void unoptimizedBranchingLoop(List<Integer> list) {
                for (Integer item : list) {
                    if (item > 0) {
                        if (item % 2 == 0) {
                            processEvenPositive(item);
                        } else {
                            processOddPositive(item);
                        }
                    } else if (item < 0) {
                        processNegative(item);
                    } else {
                        processZero(item);
                    }
                }
            }
            
            // 优化：简化分支
            public void optimizedBranchingLoop(List<Integer> list) {
                for (Integer item : list) {
                    if (item > 0) {
                        processPositive(item);
                    } else if (item < 0) {
                        processNegative(item);
                    } else {
                        processZero(item);
                    }
                }
            }
        }
        
        // 循环预取优化
        public void optimizeLoopPrefetching() {
            // 未优化：顺序访问
            public void unoptimizedPrefetchLoop(int[] array) {
                for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                    int value = array[i];
                    processValue(value);
                }
            }
            
            // 优化：预取下一个元素
            public void optimizedPrefetchLoop(int[] array) {
                for (int i = 0; i < array.length; i++) {
                    int value = array[i];
                    if (i + 1 < array.length) {
                        // 预取下一个元素
                        int nextValue = array[i + 1];
                    }
                    processValue(value);
                }
            }
        }
        
        // 循环流水线优化
        public void optimizeLoopPipelining() {
            // 未优化：串行处理
            public void unoptimizedPipeliningLoop(List<String> list) {
                for (String item : list) {
                    String step1 = processStep1(item);
                    String step2 = processStep2(step1);
                    String step3 = processStep3(step2);
                    processFinal(step3);
                }
            }
            
            // 优化：流水线处理
            public void optimizedPipeliningLoop(List<String> list) {
                return list.stream()
                    .map(this::processStep1)
                    .map(this::processStep2)
                    .map(this::processStep3)
                    .forEach(this::processFinal);
            }
        }
    }
}

3. 异常处理优化 - 让异常"处理"更高效 ⚠️

生活比喻： 就像优化错误处理流程，用对了方法，错误处理更高效！

@Service
public class ExceptionHandlingOptimizationService {
    
    // 异常创建优化
    public static class ExceptionCreationOptimization {
        
        // 异常对象优化
        public void optimizeExceptionObjects() {
            // 未优化：频繁创建异常对象
            public void unoptimizedExceptionCreation() {
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    try {
                        processItem(i);
                    } catch (Exception e) {
                        throw new RuntimeException("处理失败: " + i, e); // 创建新异常对象
                    }
                }
            }
            
            // 优化：重用异常对象
            private static final RuntimeException PROCESSING_ERROR = 
                new RuntimeException("处理失败");
            
            public void optimizedExceptionCreation() {
                for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                    try {
                        processItem(i);
                    } catch (Exception e) {
                        throw PROCESSING_ERROR; // 重用异常对象
                    }
                }
            }
        }
        
        // 异常消息优化
        public void optimizeExceptionMessages() {
            // 未优化：复杂异常消息
            public void unoptimizedExceptionMessage(String input) {
                if (input == null) {
                    throw new IllegalArgumentException("输入参数不能为空，请检查输入参数是否正确");
                }
                if (input.isEmpty()) {
                    throw new IllegalArgumentException("输入参数不能为空字符串，请提供有效的输入参数");
                }
            }
            
            // 优化：简化异常消息
            public void optimizedExceptionMessage(String input) {
                if (input == null || input.isEmpty()) {
                    throw new IllegalArgumentException("输入参数无效");
                }
            }
        }
        
        // 异常类型优化
        public void optimizeExceptionTypes() {
            // 未优化：使用通用异常
            public void unoptimizedExceptionType(String input) {
                try {
                    processInput(input);
                } catch (Exception e) {
                    throw new RuntimeException(e); // 使用通用异常
                }
            }
            
            // 优化：使用具体异常
            public void optimizedExceptionType(String input) {
                try {
                    processInput(input);
                } catch (IllegalArgumentException e) {
                    throw e; // 直接抛出具体异常
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException("IO错误", e); // 包装IO异常
                }
            }
        }
    }
    
    // 异常处理优化
    public static class ExceptionHandlingOptimization {
        
        // 异常捕获优化
        public void optimizeExceptionCatching() {
            // 未优化：捕获所有异常
            public void unoptimizedExceptionCatching() {
                try {
                    processData();
                } catch (Exception e) { // 捕获所有异常
                    log.error("处理失败", e);
                }
            }
            
            // 优化：捕获具体异常
            public void optimizedExceptionCatching() {
                try {
                    processData();
                } catch (IllegalArgumentException e) {
                    log.error("参数错误", e);
                } catch (IOException e) {
                    log.error("IO错误", e);
                } catch (Exception e) {
                    log.error("未知错误", e);
                }
            }
        }
        
        // 异常处理流程优化
        public void optimizeExceptionHandlingFlow() {
            // 未优化：嵌套异常处理
            public void unoptimizedExceptionFlow() {
                try {
                    String data = readData();
                    try {
                        processData(data);
                    } catch (ProcessingException e) {
                        log.error("处理失败", e);
                    }
                } catch (IOException e) {
                    log.error("读取失败", e);
                }
            }
            
            // 优化：统一异常处理
            public void optimizedExceptionFlow() {
                try {
                    String data = readData();
                    processData(data);
                } catch (IOException e) {
                    log.error("IO错误", e);
                } catch (ProcessingException e) {
                    log.error("处理错误", e);
                }
            }
        }
        
        // 异常恢复优化
        public void optimizeExceptionRecovery() {
            // 未优化：简单重试
            public void unoptimizedExceptionRecovery() {
                for (int i = 0; i < 3; i++) {
                    try {
                        processData();
                        break;
                    } catch (Exception e) {
                        if (i == 2) {
                            throw e;
                        }
                        Thread.sleep(1000);
                    }
                }
            }
            
            // 优化：指数退避重试
            public void optimizedExceptionRecovery() {
                int maxRetries = 3;
                long baseDelay = 1000;
                
                for (int i = 0; i < maxRetries; i++) {
                    try {
                        processData();
                        break;
                    } catch (Exception e) {
                        if (i == maxRetries - 1) {
                            throw e;
                        }
                        long delay = baseDelay * (1L << i); // 指数退避
                        Thread.sleep(delay);
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    // 异常性能优化
    public static class ExceptionPerformanceOptimization {
        
        // 异常堆栈优化
        public void optimizeExceptionStack() {
            // 未优化：完整堆栈
            public void unoptimizedExceptionStack() {
                try {
                    processData();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("处理失败", e); // 记录完整堆栈
                }
            }
            
            // 优化：简化堆栈
            public void optimizedExceptionStack() {
                try {
                    processData();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("处理失败: {}", e.getMessage()); // 只记录消息
                }
            }
        }
        
        // 异常日志优化
        public void optimizeExceptionLogging() {
            // 未优化：重复日志
            public void unoptimizedExceptionLogging() {
                try {
                    processData();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("处理失败", e);
                    log.error("错误详情: {}", e.getMessage());
                    log.error("错误类型: {}", e.getClass().getSimpleName());
                }
            }
            
            // 优化：合并日志
            public void optimizedExceptionLogging() {
                try {
                    processData();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("处理失败: {} - {}", e.getClass().getSimpleName(), e.getMessage(), e);
                }
            }
        }
        
        // 异常监控优化
        public void optimizeExceptionMonitoring() {
            // 未优化：简单计数
            private int exceptionCount = 0;
            
            public void unoptimizedExceptionMonitoring() {
                try {
                    processData();
                } catch (Exception e) {
                    exceptionCount++;
                    log.error("异常计数: {}", exceptionCount);
                }
            }
            
            // 优化：使用监控工具
            @Autowired
            private MeterRegistry meterRegistry;
            
            private final Counter exceptionCounter = Counter.builder("exceptions.count")
                .register(meterRegistry);
            
            public void optimizedExceptionMonitoring() {
                try {
                    processData();
                } catch (Exception e) {
                    exceptionCounter.increment(Tags.of("type", e.getClass().getSimpleName()));
                    log.error("处理失败", e);
                }
            }
        }
    }
    
    // 异常设计优化
    public static class ExceptionDesignOptimization {
        
        // 异常层次优化
        public void optimizeExceptionHierarchy() {
            // 未优化：平铺异常
            public void unoptimizedExceptionHierarchy() {
                try {
                    processData();
                } catch (DataNotFoundException e) {
                    handleDataNotFound();
                } catch (DataValidationException e) {
                    handleDataValidation();
                } catch (DataProcessingException e) {
                    handleDataProcessing();
                }
            }
            
            // 优化：层次化异常
            public abstract class DataException extends Exception {
                public DataException(String message) {
                    super(message);
                }
            }
            
            public class DataNotFoundException extends DataException {
                public DataNotFoundException(String message) {
                    super(message);
                }
            }
            
            public void optimizedExceptionHierarchy() {
                try {
                    processData();
                } catch (DataException e) {
                    handleDataException(e);
                }
            }
        }
        
        // 异常信息优化
        public void optimizeExceptionInformation() {
            // 未优化：信息不足
            public void unoptimizedExceptionInformation() {
                try {
                    processData();
                } catch (Exception e) {
                    throw new RuntimeException("处理失败"); // 信息不足
                }
            }
            
            // 优化：丰富异常信息
            public void optimizedExceptionInformation() {
                try {
                    processData();
                } catch (Exception e) {
                    throw new RuntimeException("处理失败: " + e.getMessage(), e);
                }
            }
        }
        
        // 异常处理策略优化
        public void optimizeExceptionHandlingStrategy() {
            // 未优化：统一处理
            public void unoptimizedExceptionStrategy() {
                try {
                    processData();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("处理失败", e);
                    return null; // 统一返回null
                }
            }
            
            // 优化：策略化处理
            public void optimizedExceptionStrategy() {
                try {
                    return processData();
                } catch (DataNotFoundException e) {
                    return getDefaultData();
                } catch (DataValidationException e) {
                    return validateAndRetry();
                } catch (Exception e) {
                    log.error("处理失败", e);
                    return null;
                }
            }
        }
    }
}

4. 代码结构优化 - 让代码"组织"更合理 🏗️

生活比喻： 就像优化建筑结构，用对了方法，建筑更稳固！

@Service
public class CodeStructureOptimizationService {
    
    // 类设计优化
    public static class ClassDesignOptimization {
        
        // 单一职责优化
        public void optimizeSingleResponsibility() {
            // 未优化：多重职责
            public class UnoptimizedUserService {
                public void createUser(User user) {
                    // 创建用户
                }
                
                public void sendEmail(String email) {
                    // 发送邮件
                }
                
                public void logActivity(String activity) {
                    // 记录活动
                }
            }
            
            // 优化：单一职责
            public class OptimizedUserService {
                @Autowired
                private EmailService emailService;
                
                @Autowired
                private ActivityLogService activityLogService;
                
                public void createUser(User user) {
                    // 只负责创建用户
                    emailService.sendWelcomeEmail(user.getEmail());
                    activityLogService.logUserCreation(user.getId());
                }
            }
        }
        
        // 开闭原则优化
        public void optimizeOpenClosedPrinciple() {
            // 未优化：修改现有类
            public class UnoptimizedPaymentProcessor {
                public void processPayment(String type, double amount) {
                    if ("credit".equals(type)) {
                        processCreditCard(amount);
                    } else if ("paypal".equals(type)) {
                        processPayPal(amount);
                    }
                    // 添加新支付方式需要修改这个类
                }
            }
            
            // 优化：对扩展开放
            public abstract class PaymentProcessor {
                public abstract void processPayment(double amount);
            }
            
            public class CreditCardProcessor extends PaymentProcessor {
                @Override
                public void processPayment(double amount) {
                    // 信用卡处理逻辑
                }
            }
            
            public class PayPalProcessor extends PaymentProcessor {
                @Override
                public void processPayment(double amount) {
                    // PayPal处理逻辑
                }
            }
        }
        
        // 依赖注入优化
        public void optimizeDependencyInjection() {
            // 未优化：硬编码依赖
            public class UnoptimizedService {
                private DatabaseConnection db = new DatabaseConnection();
                private EmailService email = new EmailService();
                
                public void processData() {
                    // 使用硬编码的依赖
                }
            }
            
            // 优化：依赖注入
            @Service
            public class OptimizedService {
                private final DatabaseConnection db;
                private final EmailService email;
                
                public OptimizedService(DatabaseConnection db, EmailService email) {
                    this.db = db;
                    this.email = email;
                }
                
                public void processData() {
                    // 使用注入的依赖
                }
            }
        }
    }
    
    // 方法设计优化
    public static class MethodDesignOptimization {
        
        // 方法长度优化
        public void optimizeMethodLength() {
            // 未优化：过长方法
            public void unoptimizedLongMethod() {
                // 100行代码
                // 处理用户注册
                // 验证用户信息
                // 创建用户账户
                // 发送欢迎邮件
                // 记录用户活动
                // 初始化用户设置
                // 创建用户档案
                // 设置用户权限
                // 记录注册日志
                // 返回注册结果
            }
            
            // 优化：拆分方法
            public void optimizedMethod() {
                User user = validateUserInfo();
                createUserAccount(user);
                sendWelcomeEmail(user);
                logUserActivity(user);
                initializeUserSettings(user);
            }
            
            private User validateUserInfo() {
                // 验证用户信息
                return new User();
            }
            
            private void createUserAccount(User user) {
                // 创建用户账户
            }
            
            private void sendWelcomeEmail(User user) {
                // 发送欢迎邮件
            }
            
            private void logUserActivity(User user) {
                // 记录用户活动
            }
            
            private void initializeUserSettings(User user) {
                // 初始化用户设置
            }
        }
        
        // 方法参数优化
        public void optimizeMethodParameters() {
            // 未优化：过多参数
            public void unoptimizedMethod(String name, String email, String phone, 
                                        String address, String city, String country, 
                                        String zipCode, String company, String position) {
                // 处理用户信息
            }
            
            // 优化：使用对象参数
            public void optimizedMethod(UserInfo userInfo) {
                // 处理用户信息
            }
            
            public class UserInfo {
                private String name;
                private String email;
                private String phone;
                private String address;
                private String city;
                private String country;
                private String zipCode;
                private String company;
                private String position;
                
                // getters and setters
            }
        }
        
        // 方法返回值优化
        public void optimizeMethodReturn() {
            // 未优化：返回null
            public String unoptimizedMethod(String input) {
                if (input == null || input.isEmpty()) {
                    return null; // 返回null
                }
                return processInput(input);
            }
            
            // 优化：使用Optional
            public Optional<String> optimizedMethod(String input) {
                if (input == null || input.isEmpty()) {
                    return Optional.empty(); // 返回Optional
                }
                return Optional.of(processInput(input));
            }
        }
    }
    
    // 代码复用优化
    public static class CodeReuseOptimization {
        
        // 模板方法优化
        public void optimizeTemplateMethod() {
            // 未优化：重复代码
            public void unoptimizedProcess() {
                // 处理用户数据
                validateUserData();
                processUserData();
                saveUserData();
                logUserData();
                
                // 处理订单数据
                validateOrderData();
                processOrderData();
                saveOrderData();
                logOrderData();
            }
            
            // 优化：模板方法
            public abstract class DataProcessor<T> {
                public final void process(T data) {
                    validate(data);
                    processData(data);
                    save(data);
                    log(data);
                }
                
                protected abstract void validate(T data);
                protected abstract void processData(T data);
                protected abstract void save(T data);
                protected abstract void log(T data);
            }
            
            public class UserDataProcessor extends DataProcessor<User> {
                @Override
                protected void validate(User data) {
                    // 验证用户数据
                }
                
                @Override
                protected void processData(User data) {
                    // 处理用户数据
                }
                
                @Override
                protected void save(User data) {
                    // 保存用户数据
                }
                
                @Override
                protected void log(User data) {
                    // 记录用户数据
                }
            }
        }
        
        // 策略模式优化
        public void optimizeStrategyPattern() {
            // 未优化：if-else链
            public void unoptimizedProcess(String type) {
                if ("type1".equals(type)) {
                    processType1();
                } else if ("type2".equals(type)) {
                    processType2();
                } else if ("type3".equals(type)) {
                    processType3();
                }
            }
            
            // 优化：策略模式
            public interface ProcessingStrategy {
                void process();
            }
            
            public class Type1Strategy implements ProcessingStrategy {
                @Override
                public void process() {
                    // 处理类型1
                }
            }
            
            public class Type2Strategy implements ProcessingStrategy {
                @Override
                public void process() {
                    // 处理类型2
                }
            }
            
            public class ProcessingContext {
                private ProcessingStrategy strategy;
                
                public void setStrategy(ProcessingStrategy strategy) {
                    this.strategy = strategy;
                }
                
                public void execute() {
                    strategy.process();
                }
            }
        }
        
        // 工厂模式优化
        public void optimizeFactoryPattern() {
            // 未优化：直接创建对象
            public void unoptimizedCreate(String type) {
                if ("user".equals(type)) {
                    return new User();
                } else if ("admin".equals(type)) {
                    return new Admin();
                } else if ("guest".equals(type)) {
                    return new Guest();
                }
                return null;
            }
            
            // 优化：工厂模式
            public interface UserFactory {
                User createUser();
            }
            
            public class RegularUserFactory implements UserFactory {
                @Override
                public User createUser() {
                    return new User();
                }
            }
            
            public class AdminUserFactory implements UserFactory {
                @Override
                public User createUser() {
                    return new Admin();
                }
            }
            
            public class UserFactoryManager {
                private Map<String, UserFactory> factories = new HashMap<>();
                
                public User createUser(String type) {
                    UserFactory factory = factories.get(type);
                    if (factory != null) {
                        return factory.createUser();
                    }
                    throw new IllegalArgumentException("未知用户类型: " + type);
                }
            }
        }
    }
}

🎯 代码级优化的实际应用

1. 高并发代码优化 🚀

@Service
public class HighConcurrencyCodeOptimizationService {
    
    // 高并发代码优化
    public void optimizeHighConcurrencyCode() {
        // 使用并发集合
        optimizeConcurrentCollections();
        
        // 使用原子操作
        optimizeAtomicOperations();
        
        // 使用线程本地存储
        optimizeThreadLocalStorage();
    }
    
    private void optimizeConcurrentCollections() {
        // 使用ConcurrentHashMap
        Map<String, String> concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();
        
        // 使用ConcurrentLinkedQueue
        Queue<String> concurrentQueue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
        
        // 使用CopyOnWriteArrayList
        List<String> concurrentList = new CopyOnWriteArrayList<>();
    }
    
    private void optimizeAtomicOperations() {
        // 使用AtomicInteger
        AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
        counter.incrementAndGet();
        
        // 使用AtomicReference
        AtomicReference<String> reference = new AtomicReference<>("initial");
        reference.compareAndSet("initial", "updated");
    }
    
    private void optimizeThreadLocalStorage() {
        // 使用ThreadLocal
        ThreadLocal<String> threadLocal = new ThreadLocal<>();
        threadLocal.set("thread-specific-value");
        String value = threadLocal.get();
    }
}

2. 大数据处理代码优化 📊

@Service
public class BigDataProcessingCodeOptimizationService {
    
    // 大数据处理代码优化
    public void optimizeBigDataProcessingCode() {
        // 使用流式处理
        optimizeStreamProcessing();
        
        // 使用并行处理
        optimizeParallelProcessing();
        
        // 使用内存优化
        optimizeMemoryUsage();
    }
    
    private void optimizeStreamProcessing() {
        List<String> data = Arrays.asList("data1", "data2", "data3");
        
        // 使用Stream API
        List<String> result = data.stream()
            .filter(item -> item.length() > 5)
            .map(String::toUpperCase)
            .collect(Collectors.toList());
    }
    
    private void optimizeParallelProcessing() {
        List<String> data = Arrays.asList("data1", "data2", "data3");
        
        // 使用并行流
        List<String> result = data.parallelStream()
            .filter(item -> item.length() > 5)
            .map(String::toUpperCase)
            .collect(Collectors.toList());
    }
    
    private void optimizeMemoryUsage() {
        // 使用基本类型数组
        int[] numbers = new int[1000000];
        
        // 使用对象池
        ObjectPool<StringBuilder> pool = new ObjectPool<>(StringBuilder::new);
        StringBuilder sb = pool.borrow();
        // 使用StringBuilder
        pool.returnObject(sb);
    }
}

🛡️ 代码级优化的注意事项

1. 优化原则 📊

@Service
public class CodeOptimizationPrincipleService {
    
    public void applyOptimizationPrinciples() {
        // 遵循优化原则
        followOptimizationPrinciples();
        
        // 避免过度优化
        avoidOverOptimization();
        
        // 保持代码可读性
        maintainCodeReadability();
        
        // 进行性能测试
        performPerformanceTesting();
    }
    
    private void followOptimizationPrinciples() {
        // 遵循优化原则
        log.info("遵循优化原则");
    }
    
    private void avoidOverOptimization() {
        // 避免过度优化
        log.info("避免过度优化");
    }
    
    private void maintainCodeReadability() {
        // 保持代码可读性
        log.info("保持代码可读性");
    }
    
    private void performPerformanceTesting() {
        // 进行性能测试
        log.info("进行性能测试");
    }
}

2. 优化工具 🚨

@Service
public class CodeOptimizationToolService {
    
    public void useOptimizationTools() {
        // 使用代码分析工具
        useCodeAnalysisTools();
        
        // 使用性能分析工具
        usePerformanceAnalysisTools();
        
        // 使用代码审查工具
        useCodeReviewTools();
        
        // 使用自动化测试工具
        useAutomatedTestingTools();
    }
    
    private void useCodeAnalysisTools() {
        // 使用代码分析工具
        log.info("使用代码分析工具");
    }
    
    private void usePerformanceAnalysisTools() {
        // 使用性能分析工具
        log.info("使用性能分析工具");
    }
    
    private void useCodeReviewTools() {
        // 使用代码审查工具
        log.info("使用代码审查工具");
    }
    
    private void useAutomatedTestingTools() {
        // 使用自动化测试工具
        log.info("使用自动化测试工具");
    }
}

📊 代码级优化监控：让性能可视化

@Component
public class CodeLevelOptimizationMonitor {
    private final MeterRegistry meterRegistry;
    private final Timer methodTimer;
    private final Counter methodCounter;
    private final Gauge codeComplexity;
    
    public CodeLevelOptimizationMonitor(MeterRegistry meterRegistry) {
        this.meterRegistry = meterRegistry;
        this.methodTimer = Timer.builder("code.method.duration")
                .register(meterRegistry);
        this.methodCounter = Counter.builder("code.method.count")
                .register(meterRegistry);
        this.codeComplexity = Gauge.builder("code.complexity")
                .register(meterRegistry);
    }
    
    public void recordMethodExecution(Duration duration, String methodName) {
        methodTimer.record(duration);
        methodCounter.increment(Tags.of("method", methodName));
    }
    
    public void recordCodeComplexity(double complexity) {
        codeComplexity.set(complexity);
    }
}

🎉 总结：代码级优化让代码"运行"更高效

代码级优化就像生活中的各种"技巧"：

• 编码优化 = 优化写作技巧 ✍️
• 循环优化 = 优化跑步节奏 🔄
• 异常处理优化 = 优化错误处理流程 ⚠️
• 代码结构优化 = 优化建筑结构 🏗️

通过合理使用代码级优化，我们可以：

• 🚀 大幅提升代码性能
• ⚡ 改善代码执行效率
• 🎯 提高代码可维护性
• 💪 增强代码稳定性

记住：代码级优化不是万能的，但它是性能提升的基础！ 合理使用代码级优化，让你的Java代码运行如行云流水般高效！ ✨

---

"代码级优化就像魔法，让代码运行更高效，让性能更卓越！" 🪄💻