Java代碼中4種字符串拼接方式分析

更新時間：2022年02月14日 11:37:18 作者：雪中亮

本文主要介紹了Java代碼中4種字符串拼接方式分析，主要介紹了“+”號、StringBuilder、StringJoiner、String#join，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們可以參考一下

結(jié)論

后面內(nèi)容比較枯燥，所以先說結(jié)論：

本文研討的字符串拼接方式為以下4種：“+”號、StringBuilder、StringJoiner、String#join
在簡單的字符串拼接場景中「如："a" + "b" + "c"」，以上四種方式性能無明顯差異。
在循環(huán)字符串拼接的場景下，使用“+”號性能最低，其他三種方式性能也無明顯差異，但是根據(jù)驗證結(jié)果可粗淺發(fā)現(xiàn)，指定初始容量的StringBuilder效率最高。當(dāng)然不光考慮性能，也要考慮垃圾回收效率的問題，避免OOM。
本文最后補(bǔ)充對比了StringBuffer，在無爭搶共享資源的場景下，StringBuffer性能并未明顯變差。

最佳實踐

阿里巴巴Java開發(fā)手冊-日志規(guī)約「5」可進(jìn)行優(yōu)化：使用占位符的形式可讀性、便捷性不佳，可考慮使用Lambda，延遲字符串的拼接，且使用更加便利。
阿里巴巴Java開發(fā)手冊-OOP 規(guī)約「23」可進(jìn)行優(yōu)化：循環(huán)拼接時須使用StringBuilder；在拼接大量的大容量字符串時，使用StringBuilder盡量指定初始容量。
簡單的字符串拼接可用任意方式，推薦直接使用“+”號拼接，可讀性最優(yōu)。
盡量使用JDK等直接提供的特性「如“+”號拼接字符串，Synchronized關(guān)鍵詞等」，因為編譯器+JVM會持續(xù)對此進(jìn)行優(yōu)化，JDK升級即可獲得更大的收益。除非有明確的理由可以自行實現(xiàn)類似的功能。
在需要考慮線程安全的場景可以考慮使用StringBuffer進(jìn)行字符串拼接，不過一般來說沒有這種需求，故不應(yīng)該使用StringBuffer，避免增加復(fù)雜性。

分析過程

環(huán)境

系統(tǒng): windows 10 21H1
JDK: OpenJDK 1.8.0_302

分析用示例代碼：

@Slf4j
public class StringConcat {

? ? @SneakyThrows
? ? public static void main(String[] args) {
? ? ? ? log.info("java虛擬機(jī)預(yù)熱開始");
? ? ? ? String[] strs = new String[6000000];
? ? ? ? for (int i = 0; i < strs.length; i++) {
? ? ? ? ? ? strs[i] = id();
? ? ? ? }
? ? ? ? loopStringJoiner(strs);
? ? ? ? loopStringJoin(strs);
? ? ? ? loopStringBuilder(strs);
? ? ? ? log.info("java虛擬機(jī)預(yù)熱結(jié)束");
? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? log.info("開始測試：");

? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? Stopwatch stopwatchLoopPlus = Stopwatch.createStarted();
// ? ? ? ?loopPlus(strs);
? ? ? ? log.info("loop-plus: " + stopwatchLoopPlus.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? Stopwatch stopwatchLoopStringBuilderCapacity = Stopwatch.createStarted();
? ? ? ? loopStringBuilderCapacity(strs);
? ? ? ? log.info("loop-stringBuilderCapacity: " + stopwatchLoopStringBuilderCapacity.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? Stopwatch stopwatchLoopStringBuilder = Stopwatch.createStarted();
? ? ? ? loopStringBuilder(strs);
? ? ? ? log.info("loop-stringBuilder: " + stopwatchLoopStringBuilder.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? Stopwatch stopwatchLoopJoin = Stopwatch.createStarted();
? ? ? ? loopStringJoin(strs);
? ? ? ? log.info("loop-String.join: " + stopwatchLoopJoin.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? Stopwatch stopwatchLoopStringJoiner = Stopwatch.createStarted();
? ? ? ? loopStringJoiner(strs);
? ? ? ? log.info("loop-stringJoiner: " + stopwatchLoopStringJoiner.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? Stopwatch stopwatchSimplePlus = Stopwatch.createStarted();
? ? ? ? for (int i = 0; i < 500000; i++) {
? ? ? ? ? ? simplePlus(id(), id(), id());
? ? ? ? }
? ? ? ? log.info("simple-Plus: " + stopwatchSimplePlus.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? Stopwatch stopwatchSimpleStringBuilder = Stopwatch.createStarted();
? ? ? ? for (int i = 0; i < 500000; i++) {
? ? ? ? ? ? simpleStringBuilder(id(), id(), id());
? ? ? ? }
? ? ? ? log.info("simple-StringBuilder: " + stopwatchSimpleStringBuilder.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

? ? ? ? Thread.sleep(1000);
? ? ? ? Stopwatch stopwatchSimpleStringBuffer = Stopwatch.createStarted();
? ? ? ? for (int i = 0; i < 500000; i++) {
? ? ? ? ? ? simpleStringBuffer(id(), id(), id());
? ? ? ? }
? ? ? ? log.info("simple-StringBuffer: " + stopwatchSimpleStringBuffer.elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

? ? }

? ? private static String loopPlus(String[] strs) {
? ? ? ? String str = "";
? ? ? ? for (String s : strs) {
? ? ? ? ? ? str = str + "+" + s;
? ? ? ? }
? ? ? ? return str;
? ? }

? ? private static String loopStringBuilder(String[] strs) {
? ? ? ? StringBuilder str = new StringBuilder();
? ? ? ? for (String s : strs) {
? ? ? ? ? ? str.append("+");
? ? ? ? ? ? str.append(s);
? ? ? ? }
? ? ? ? return str.toString();
? ? }

? ? private static String loopStringBuilderCapacity(String[] strs) {
? ? ? ? StringBuilder str = new StringBuilder(strs[0].length() * strs.length);
? ? ? ? for (String s : strs) {
? ? ? ? ? ? str.append("+");
? ? ? ? ? ? str.append(s);
? ? ? ? }
? ? ? ? return str.toString();
? ? }

? ? private static String loopStringJoin(String[] strs) {
? ? ? ? StringJoiner joiner = new StringJoiner("+");
? ? ? ? for (String str : strs) {
? ? ? ? ? ? joiner.add(str);
? ? ? ? }
? ? ? ? return joiner.toString();
? ? }

? ? private static String loopStringJoiner(String[] strs) {
? ? ? ? return String.join("+", strs);
? ? }

? ? private static String simplePlus(String a, String b, String c) {
? ? ? ? return a + "+" + b + "+" + c;
? ? }

? ? private static String simpleStringBuilder(String a, String b, String c) {
? ? ? ? StringBuilder builder = new StringBuilder();
? ? ? ? builder.append(a);
? ? ? ? builder.append("+");
? ? ? ? builder.append(b);
? ? ? ? builder.append("+");
? ? ? ? builder.append(c);
? ? ? ? return builder.toString();
? ? }

? ? private static String simpleStringBuffer(String a, String b, String c) {
? ? ? ? StringBuffer buffer = new StringBuffer();
? ? ? ? buffer.append(a);
? ? ? ? buffer.append("+");
? ? ? ? buffer.append(b);
? ? ? ? buffer.append("+");
? ? ? ? buffer.append(c);
? ? ? ? return buffer.toString();
? ? }

? ? private static String id() {
? ? ? ? return UUID.randomUUID().toString();
? ? }

}

結(jié)果及總結(jié)

- java虛擬機(jī)預(yù)熱開始
- java虛擬機(jī)預(yù)熱結(jié)束
- 開始測試：
- loop-plus: 執(zhí)行超時
- loop-stringBuilderCapacity: 285
- loop-stringBuilder: 1968
- loop-String.join: 1313
- loop-stringJoiner: 1238
- simple-Plus: 812
- simple-StringBuilder: 840
- simple-StringBuffer: 857

多次測試，可發(fā)現(xiàn)在字符串循環(huán)拼接場景下，直接使用“+”號性能最低，有初始容量的StringBuilder性能最高，其他方式性能均沒有太大差異。
多次測試，可發(fā)現(xiàn)在字符串簡單拼接場景下，使用“+”號、StringBuilder、StringBuffer性能差距在5%左右，可理解為測試誤差，可認(rèn)為三種方式性能一致。

代碼及結(jié)果分析

1. StringBuilder與StringBuffer對比

在無爭搶共享資源的場景下，JVM會使用偏向鎖等方法優(yōu)化，甚至?xí)M(jìn)行鎖消除，使用Synchronized關(guān)鍵詞與否，性能并無明顯差異。

2. 字節(jié)碼分析

對比上述#simplePlus和#simpleStringBuilder兩個方法的字節(jié)碼，可明顯看到兩方法執(zhí)行內(nèi)容基本一致，但是直接使用"+"號時處理流程更短，可見編譯器進(jìn)行了深度優(yōu)化，使用優(yōu)化后的字節(jié)碼理論上會有更高的性能：

? // access flags 0xA
? private static simplePlus(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
? ? // parameter ?a
? ? // parameter ?b
? ? // parameter ?c
? ?L0
? ? LINENUMBER 125 L0
? ? NEW java/lang/StringBuilder
? ? DUP
? ? INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder.<init> ()V
? ? ALOAD 0
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
? ? LDC "+"
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
? ? ALOAD 1
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
? ? LDC "+"
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
? ? ALOAD 2
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.toString ()Ljava/lang/String;
? ? ARETURN
? ?L1
? ? LOCALVARIABLE a Ljava/lang/String; L0 L1 0
? ? LOCALVARIABLE b Ljava/lang/String; L0 L1 1
? ? LOCALVARIABLE c Ljava/lang/String; L0 L1 2
? ? MAXSTACK = 2
? ? MAXLOCALS = 3

? // access flags 0xA
? private static simpleStringBuilder(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
? ? // parameter ?a
? ? // parameter ?b
? ? // parameter ?c
? ?L0
? ? LINENUMBER 129 L0
? ? NEW java/lang/StringBuilder
? ? DUP
? ? INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder.<init> ()V
? ? ASTORE 3
? ?L1
? ? LINENUMBER 130 L1
? ? ALOAD 3
? ? ALOAD 0
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
? ? POP
? ?L2
? ? LINENUMBER 131 L2
? ? ALOAD 3
? ? LDC "+"
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
? ? POP
? ?L3
? ? LINENUMBER 132 L3
? ? ALOAD 3
? ? ALOAD 1
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
? ? POP
? ?L4
? ? LINENUMBER 133 L4
? ? ALOAD 3
? ? LDC "+"
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
? ? POP
? ?L5
? ? LINENUMBER 134 L5
? ? ALOAD 3
? ? ALOAD 2
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
? ? POP
? ?L6
? ? LINENUMBER 135 L6
? ? ALOAD 3
? ? INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.toString ()Ljava/lang/String;
? ? ARETURN
? ?L7
? ? LOCALVARIABLE a Ljava/lang/String; L0 L7 0
? ? LOCALVARIABLE b Ljava/lang/String; L0 L7 1
? ? LOCALVARIABLE c Ljava/lang/String; L0 L7 2
? ? LOCALVARIABLE builder Ljava/lang/StringBuilder; L1 L7 3
? ? MAXSTACK = 2
? ? MAXLOCALS = 4

到此這篇關(guān)于Java代碼中4種字符串拼接方式分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 字符串拼接內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

您可能感興趣的文章: