给产品经理讲技术｜程序设计的时空大法

这里的“时空大法”指的是“时间换空间，空间换时间”这个程序设计中常用的“戏法”。我们经常关注的性能指标有运行的速度，占用的内存，对应的就是时间和空间。在程序性能优化的过程中，通过优化算法加快运行速度，释放不必要的资源减少内存占用，不断逼近程序可优化的极限。这种优化在初期效果明显，而越到优化的后期，提升越少，如果此时的性能指标还是不能达到期望值，这个时候就要考虑用“时空大法”了。

虽然速度和内存占用的优化都很重要，但是在应用使用的某个具体场景，速度和内存占用是有倾向性的，或许此时运行速度比较重要，或许此时内存占用比较敏感。这时使用“时空大法”来优化，往往要比直接抠时间或者直接抠空间效果要更好。

先来说说空间换时间。为了让使用者感受到应用运行的流畅，程序设计者会将经常使用的资源，或者将来很可能使用的资源加载到内存中，这个其实就是我们平常说的缓存和预读。例如用户用手机拍了一张照片，现在的手机像素比较高，一张照片一般也有4~5M，相对于手机内存来说还是很大，照完后会自动收缩为一张缩略图以便进行下次拍摄，但是是否应该将刚刚拍摄的图片释放掉呢？一般不会立即这样做，因为用户拍完照后马上查看的可能性非常高，这个时候就应该缓存一下刚拍的照片，用户回头查看的时候就能很快显示。又或是用户在阅读一本小说，虽然只需要将用户当前读的内容加载进来就能满足需要，但是在程序设计时，往往会将用户阅读当前页的前后几页都缓存到内存中，而不是翻页的时候才去加载，这样用户阅读的连贯性就有了保障。总之空间换时间的目的就是为了让使用者感到程序运行流畅。

再来说说时间换空间。时间换空间是指在空间资源有限的情况下，消耗更多的时间做加载或运算来减少内存的占用。时间换空间有好几种换法，一个是用更多的运算来代替存储，例如有一张普通的图片，我们希望给它加上一个渐变的遮罩效果，最简单的做法就是用一张带渐变效果的半透明的图片进行遮罩，但是半透明的图片实际上是非常占用内存资源的，在渐变效果有规律可循的时候，往往是在图片绘制上屏的时候，通过对每个位置的像素点进行颜色的变换达来到相同的效果，这样就省掉了遮罩图的存储空间。还有一种换法就是直接清理内存空间，例如在JAVA虚拟机环境中需要创建大量的对象，而很多对象在创建以后不再被使用，如果放任对象数量的膨胀，内存迟早用完，系统也会因为没有空间分配而无法运行，所以JAVA虚拟机会在一些特定的时间进行垃圾回收（GC），释放掉不再使用的对象，为了避免这个过程中出现混乱，GC时会让其它工作的线程停掉，等GC完了再运行，所以GC的时候会觉得应用卡卡的。虽然GC会占用一定的时间，但是它让内存处于一个一直有空间可分配的良性状态下。还有一种换法则是从外存加载到内存，你可能会说这不是空间换空间么？一般外存要比内存大的多，但是加载速度却比内存慢的多，所以从外存加载到内存会消耗更多的时间，所以也算是时间换空间。总之时间换空间的目的是为了节省存储资源。

虽然“时间换空间，空间换时间”看起来是对立的两个过程，但是二者经常是互相转化的，例如QQ的聊天记录，你可以快速翻看当前聊天附近的内容，这部分内容在内存中，上下滑动时能很快显示（空间换时间），但是当你将聊天记录滑得很远时，经常会看到“查看更多消息”这种提示，点击后需要加载一会才能显示出来，这部分内容则是从外存中加载进来的（时间换空间）。可以看到在聊天记录这个场景下“时空”的相互转换。

当然优化程序性能一上来就用“时空大法”是不对的，先将程序本身能够优化的部分先优化好，再根据具体场景使用“时空大法”才是妥妥的。

关键字：产品经理, 时空大法, 程序设计, 内存

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