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java字符串拼接與性能分析詳解

更新時(shí)間：2014年01月03日 10:04:16 作者：

在JAVA中拼接兩個(gè)字符串的最簡(jiǎn)便的方式就是使用操作符”+”。如果你用”+”來(lái)連接固定長(zhǎng)度的字符串，可能性能上會(huì)稍受影響，但是如果你是在循環(huán)中來(lái)”+”多個(gè)串的話，性能將指數(shù)倍的下降，下面我們分析一下JAVA字符串拼接的性能

假設(shè)有一個(gè)字符串，我們將對(duì)這個(gè)字符串做大量循環(huán)拼接操作，使用”+”的話將得到最低的性能。但是究竟這個(gè)性能有多差？如果我們同時(shí)也把StringBuffer,StringBuilder或String.concat()放入性能測(cè)試中，結(jié)果又會(huì)如何呢？本文將會(huì)就這些問(wèn)題給出一個(gè)答案！

我們將使用Per4j來(lái)計(jì)算性能，因?yàn)檫@個(gè)工具可以給我們一個(gè)完整的性能指標(biāo)集合，比如最小，最大耗時(shí)，統(tǒng)計(jì)時(shí)間段的標(biāo)準(zhǔn)偏差等。在測(cè)試代碼中，為了得到一個(gè)準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)偏差值，我們將執(zhí)行20個(gè)拼接”*”50,000次的測(cè)試。下面是我們將使用到的拼接字符串的方法：

復(fù)制代碼代碼如下:

Concatenation Operator (+)
String concat method – concat(String str)
StringBuffer append method – append(String str)
StringBuilder append method – append(String str)

最后，我們將看看字節(jié)碼，來(lái)研究這些方法到底是如何執(zhí)行的?，F(xiàn)在，讓我們先開(kāi)始來(lái)創(chuàng)建我捫的類。注意為了計(jì)算每個(gè)循環(huán)的性能，代碼中的每段測(cè)試代碼都需要用Per4J庫(kù)進(jìn)行封裝。首先我們先定義迭代次數(shù)

復(fù)制代碼代碼如下:

private static  final int  OUTER_ITERATION=20;  
private static final int INNER_ITERATION=50000;  

接下來(lái)，我們將使用上述4個(gè)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)我們的測(cè)試代碼。

復(fù)制代碼代碼如下:

String addTestStr = "";  

String concatTestStr = "";  

StringBuffer concatTestSb = null;  

StringBuilder concatTestSbu = null;  

for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {  

    StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringAddConcat");  

    addTestStr = "";  

    for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)  

    addTestStr += "*";  

    stopWatch.stop();  

}        

for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {  

    StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringConcat");  

    concatTestStr = "";  

    for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)  

    concatTestStr.concat("*");  

    stopWatch.stop();  

}  

for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {  

    StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringBufferConcat");  

    concatTestSb = new StringBuffer();  

    for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)  

    concatTestSb.append("*");  

    stopWatch.stop();  

}  

for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {  

    StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringBuilderConcat");  

    concatTestSbu = new StringBuilder();  

    for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)  

    concatTestSbu.append("*");  

    stopWatch.stop();  

}

接下來(lái)通過(guò)運(yùn)行程序來(lái)生成性能指標(biāo)。我的運(yùn)行環(huán)境是64位的Windown7操作系統(tǒng)，32位的JVM(7-ea) 帶4GB內(nèi)存，雙核Quad 2.00GHz的CPU的機(jī)器

結(jié)果非常完美如我們想象的那樣。唯一比較有趣的事情是為什么String.concat也很不錯(cuò)，我們都知道，String是一個(gè)常類（初始化后就不會(huì)改變的類），那么為什么concat的性能會(huì)更好一些呢。(譯者注：其實(shí)原文作者的測(cè)試代碼有問(wèn)題，對(duì)于concat()方法的測(cè)試代碼應(yīng)該寫(xiě)成 concatTestStr=concatTestStr.concat(“*”)才對(duì)。)為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們應(yīng)該看看concat反編譯出來(lái)的字節(jié) 碼。在本文的下載包里面包含了所有的字節(jié)碼，但是現(xiàn)在我們先看一下concat的這個(gè)代碼片段：

復(fù)制代碼代碼如下:

  new #6; //class java/lang/StringBuilder 
  dup 
  invokespecial   #7; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V 
  aload_1 
  invokevirtual   #8; //Method java/lang/StringBuilder.append: 
         (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 
  ldc #9; //String * 
  invokevirtual   #8; //Method java/lang/StringBuilder.append: 
         (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 
  invokevirtual   #10; //Method java/lang/StringBuilder.toString:() 
         Ljava/lang/String; 
  astore_1 
  iinc    7, 1 
  goto    38 

這段代碼是String.concat()的字節(jié)碼，從這段代碼中，我們可以清楚的看到，concat()方法使用了 StringBuilder，concat()的性能應(yīng)該和StringBuilder的一樣好，但是由于額外的創(chuàng)建StringBuilder和做.append(str).append(str).toString()的操作，使得concate的性能會(huì)受到一些影響，所以 StringBuilder和String Cancate的時(shí)間是1.8和3.3。

因此，即時(shí)在做最簡(jiǎn)單的拼接時(shí)，如果我們不想創(chuàng)建StringBuffer或StringBuilder實(shí)例使，我們也因該使用concat。但是對(duì)于大量的字符串拼接操作，我們就不應(yīng)該使用concat(譯者注：因為測(cè)試代碼功能上并不完全等價(jià)，更換后的測(cè)試代碼concat的平均處理時(shí)間是1650.9毫秒。這個(gè)結(jié)果在原文的評(píng)論里面。)，因?yàn)閏oncat會(huì)降低你程序的性能，消耗你的cpu。因此，在不考慮線程安全和同步的情況下，為了獲得最高的性能，我們應(yīng)盡量使用StringBuilder。

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