摘要:兩個(gè)字符串拼接直接調(diào)用性能最好。關(guān)于的其他最佳實(shí)踐用時(shí)總是把能確定不為空的變量寫(xiě)在左邊,如使用判斷空串,避免空指針異常。在需要把其他對(duì)象轉(zhuǎn)換為字符串對(duì)象時(shí),使用而不是直接調(diào)用方法,因?yàn)榍罢咭呀?jīng)對(duì)空值進(jìn)行檢測(cè)了,不會(huì)拋出空指針異常。
本文來(lái)源于問(wèn)題 Java字符串連接最佳實(shí)踐?
java連接字符串有多種方式,比如+操作符,StringBuilder.append方法,這些方法各有什么優(yōu)劣(可以適當(dāng)說(shuō)明各種方式的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié))?
按照高效的原則,那么java中字符串連接的最佳實(shí)踐是什么?
有關(guān)字符串處理,都有哪些其他的最佳實(shí)踐?
廢話不多說(shuō),直接開(kāi)始, 環(huán)境如下:
JDK版本: 1.8.0_65直接使用+拼接
CPU: i7 4790
內(nèi)存: 16G
看下面的代碼:
@Test public void test() { String str1 = "abc"; String str2 = "def"; logger.debug(str1 + str2); }
在上面的代碼中,我們使用加號(hào)來(lái)連接四個(gè)字符串,這種字符串拼接的方式優(yōu)點(diǎn)很明顯: 代碼簡(jiǎn)單直觀,但是對(duì)比StringBuilder和StringBuffer在大部分情況下比后者都低,這里說(shuō)是大部分情況下,我們用javap工具對(duì)上面代碼生成的字節(jié)碼進(jìn)行反編譯看看在編譯器對(duì)這段代碼做了什么。
public void test(); Code: 0: ldc #5 // String abc 2: astore_1 3: ldc #6 // String def 5: astore_2 6: aload_0 7: getfield #4 // Field logger:Lorg/slf4j/Logger; 10: new #7 // class java/lang/StringBuilder 13: dup 14: invokespecial #8 // Method java/lang/StringBuilder."":()V 17: aload_1 18: invokevirtual #9 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 21: aload_2 22: invokevirtual #9 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 25: invokevirtual #10 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String; 28: invokeinterface #11, 2 // InterfaceMethod org/slf4j/Logger.debug:(Ljava/lang/String;)V 33: return
從反編譯的結(jié)果來(lái)看,實(shí)際上對(duì)字符串使用+操作符進(jìn)行拼接,編譯器會(huì)在編譯階段把代碼優(yōu)化成使用StringBuilder類,并調(diào)用append方法進(jìn)行字符串拼接,最后調(diào)用toString方法,這樣看來(lái)是否可以認(rèn)為在一般情況下其實(shí)直接使用+,反正編譯器也會(huì)幫我優(yōu)化為使用StringBuilder?
StringBuilder源碼分析答案自然是不可以的,原因就在于StringBuilder這個(gè)類它內(nèi)部做了些什么時(shí)。
我們看一看StringBuilder類的構(gòu)造器
public StringBuilder() { super(16); } public StringBuilder(int capacity) { super(capacity); } public StringBuilder(String str) { super(str.length() + 16); append(str); } public StringBuilder(CharSequence seq) { this(seq.length() + 16); append(seq); }
StringBuilder提供了4個(gè)默認(rèn)的構(gòu)造器, 除了無(wú)參構(gòu)造函數(shù)外,還提供了另外3個(gè)重載版本,而內(nèi)部都調(diào)用父類的super(int capacity)構(gòu)造方法,它的父類是AbstractStringBuilder,構(gòu)造方法如下:
AbstractStringBuilder(int capacity) { value = new char[capacity]; }
可以看到實(shí)際上StringBuilder內(nèi)部使用的是char數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(String、StringBuffer也是),這里capacity的值指定了數(shù)組的大小。結(jié)合StringBuilder的無(wú)參構(gòu)造函數(shù),可以知道默認(rèn)的大小是16個(gè)字符。
也就是說(shuō)如果待拼接的字符串總長(zhǎng)度不小于16的字符的話,那么其實(shí)直接拼接和我們手動(dòng)寫(xiě)StringBuilder區(qū)別不大,但是我們自己構(gòu)造StringBuilder類可以指定數(shù)組的大小,避免分配過(guò)多的內(nèi)存。
現(xiàn)在我們?cè)倏纯?b>StringBuilder.append方法內(nèi)部做了什么事:
@Override public StringBuilder append(String str) { super.append(str); return this; }
直接調(diào)用的父類的append方法:
public AbstractStringBuilder append(String str) { if (str == null) return appendNull(); int len = str.length(); ensureCapacityInternal(count + len); str.getChars(0, len, value, count); count += len; return this; }
在這個(gè)方法內(nèi)部調(diào)用了ensureCapacityInternal方法,當(dāng)拼接后的字符串總大小大于內(nèi)部數(shù)組value的大小時(shí),就必須先擴(kuò)容才能拼接,擴(kuò)容的代碼如下:
void expandCapacity(int minimumCapacity) { int newCapacity = value.length * 2 + 2; if (newCapacity - minimumCapacity < 0) newCapacity = minimumCapacity; if (newCapacity < 0) { if (minimumCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); newCapacity = Integer.MAX_VALUE; } value = Arrays.copyOf(value, newCapacity); }
StringBuilder在擴(kuò)容時(shí)把容量增大到當(dāng)前容量的兩倍+2,這是很可怕的,如果在構(gòu)造的時(shí)候沒(méi)有指定容量,那么很有可能在擴(kuò)容之后占用了浪費(fèi)大量的內(nèi)存空間。其次擴(kuò)容后還調(diào)用了Arrays.copyOf方法,這個(gè)方法把擴(kuò)容前的數(shù)據(jù)復(fù)制到擴(kuò)容后的空間內(nèi),這樣做的原因是:StringBuilder內(nèi)部使用char數(shù)組存放數(shù)據(jù),java的數(shù)組是不可擴(kuò)容的,所以只能重新申請(qǐng)一片內(nèi)存空間,并把已有的數(shù)據(jù)復(fù)制到新的空間去,這里它最終調(diào)用了System.arraycopy方法來(lái)復(fù)制,這是一個(gè)native方法,底層直接操作內(nèi)存,所以比我們用循環(huán)來(lái)復(fù)制要塊的多,即便如此,大量申請(qǐng)內(nèi)存空間和復(fù)制數(shù)據(jù)帶來(lái)的影響也不可忽視。
使用+拼接和使用StringBuilder比較@Test public void test() { String str = ""; for (int i = 0; i < 10000; i++) { str += "asjdkla"; } }
上面這段代碼經(jīng)過(guò)優(yōu)化后相當(dāng)于:
@Test public void test() { String str = null; for (int i = 0; i < 10000; i++) { str = new StringBuilder().append(str).append("asjdkla").toString(); } }
一眼就能看出創(chuàng)建了太多的StringBuilder對(duì)象,而且在每次循環(huán)過(guò)后str越來(lái)越大,導(dǎo)致每次申請(qǐng)的內(nèi)存空間越來(lái)越大,并且當(dāng)str長(zhǎng)度大于16時(shí),每次都要擴(kuò)容兩次!而實(shí)際上toString方法在創(chuàng)建String對(duì)象時(shí),調(diào)用了Arrays.copyOfRange方法來(lái)復(fù)制數(shù)據(jù),此時(shí)相當(dāng)于每執(zhí)行一次,擴(kuò)容了兩次,復(fù)制了3次數(shù)據(jù),這樣的代價(jià)是相當(dāng)高的。
public void test() { StringBuilder sb = new StringBuilder("asjdkla".length() * 10000); for (int i = 0; i < 10000; i++) { sb.append("asjdkla"); } String str = sb.toString(); }
這段代碼的執(zhí)行時(shí)間在我的機(jī)器上都是0ms(小于1ms)和1ms,而上面那段代碼則大約在380ms!效率的差距相當(dāng)明顯。
同樣是上面的代碼,將循環(huán)次數(shù)調(diào)整為1000000時(shí),在我的機(jī)器上,有指定capacity時(shí)耗時(shí)大約20ms,沒(méi)有指定capacity時(shí)耗時(shí)大約29ms,這個(gè)差距雖然和直接使用+操作符有了很大的提升(且循環(huán)次數(shù)增大了100倍),但是它依舊會(huì)觸發(fā)多次擴(kuò)容和復(fù)制。
將上面的代碼改成使用StringBuffer,在我的機(jī)器上,耗時(shí)大約為33ms,這是因?yàn)?b>StringBuffer在大部分方法上都加上了synchronized關(guān)鍵字來(lái)保證線程安全,執(zhí)行效率有一定程度上的降低。
使用String.concat拼接現(xiàn)在再看這段代碼:
@Test public void test() { String str = ""; for (int i = 0; i < 10000; i++) { str.concat("asjdkla"); } }
這段代碼使用了String.concat方法,在我的機(jī)器上,執(zhí)行時(shí)間大約為130ms,雖然直接相加要好的多,但是比起使用StringBuilder還要太多了,似乎沒(méi)什么用。其實(shí)并不是,在很多時(shí)候,我們只需要連接兩個(gè)字符串,而不是多個(gè)字符串的拼接,這個(gè)時(shí)候使用String.concat方法比StringBuilder要簡(jiǎn)潔且效率要高。
public String concat(String str) { int otherLen = str.length(); if (otherLen == 0) { return this; } int len = value.length; char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen); str.getChars(buf, len); return new String(buf, true); }
上面這段是String.concat的源碼,在這個(gè)方法中,調(diào)用了一次Arrays.copyOf,并且指定了len + otherLen,相當(dāng)于分配了一次內(nèi)存空間,并分別從str1和str2各復(fù)制一次數(shù)據(jù)。而如果使用StringBuilder并指定capacity,相當(dāng)于分配一次內(nèi)存空間,并分別從str1和str2各復(fù)制一次數(shù)據(jù),最后因?yàn)檎{(diào)用了toString方法,又復(fù)制了一次數(shù)據(jù)。
結(jié)論關(guān)于String的其他最佳實(shí)踐現(xiàn)在根據(jù)上面的分析和測(cè)試可以知道:
Java中字符串拼接不要直接使用+拼接。
使用StringBuilder或者StringBuffer時(shí),盡可能準(zhǔn)確地估算capacity,并在構(gòu)造時(shí)指定,避免內(nèi)存浪費(fèi)和頻繁的擴(kuò)容及復(fù)制。
在沒(méi)有線程安全問(wèn)題時(shí)使用StringBuilder, 否則使用StringBuffer。
兩個(gè)字符串拼接直接調(diào)用String.concat性能最好。
用equals時(shí)總是把能確定不為空的變量寫(xiě)在左邊,如使用"".equals(str)判斷空串,避免空指針異常。
第二點(diǎn)是用來(lái)排擠第一點(diǎn)的.. 使用str != null && str.length() == 0來(lái)判斷空串,效率比第一點(diǎn)高。
在需要把其他對(duì)象轉(zhuǎn)換為字符串對(duì)象時(shí),使用String.valueOf(obj)而不是直接調(diào)用obj.toString()方法,因?yàn)榍罢咭呀?jīng)對(duì)空值進(jìn)行檢測(cè)了,不會(huì)拋出空指針異常。
使用String.format()方法對(duì)字符串進(jìn)行格式化輸出。
在JDK 7及以上版本,可以在switch結(jié)構(gòu)中使用字符串了,所以對(duì)于較多的比較,使用switch代替if-else。
我暫時(shí)想的起來(lái)的就這么幾個(gè)了.. 請(qǐng)大家?guī)兔ρa(bǔ)充補(bǔ)充...
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