String与StringBuilder类的比较
  XecrWlEIV3Co 2023年11月13日 21 0


字符串连接可以通过两种方法实现,其中一种是在Java中提供的一个StringBuilder类(这个类只在J2SE5及以上版本提供,以前的版本使用StringBuffer类)。

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字符串是Java程序中最常用的一种数据结构之一。在Java中的String类已经重载的"+"。也就是说,字符串可以直接使用"+"进行连接,如下面代码所示:



但这样做真的好吗?当然,这个问题不能简单地回答yes or no。要根据具体情况来定。在Java中提供了一个StringBuilder类(这个类只在J2SE5及以上版本提供,以前的版本使用StringBuffer类),这个类也可以起到"+"的作用。那么我们应该用哪个呢?

下面让我们先看看如下的代码:



    1. package string;  
    2.     
    3.   public class TestSimplePlus  
    4.   {  
    5.       public static void main(String[] args)  
    6.       {  
    7.           String s = "abc";  
    8.           String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;  
    9.           System.out.println(ss);  
    10.       }  
    11.   }



    上面的代码将会输出正确的结果。从表面上看,对字符串和整型使用"+"号并没有什么区别,但事实真的如此吗?下面让我们来看看这段代码的本质。

    我们首先使用反编译工具(如jdk带的javap、或jad)将TestSimplePlus反编译成Java Byte Code,其中的奥秘就一目了然了。在本文将使用jad来反编译,命令如下:

    jad -o -a -s d.java TestSimplePlus.class

    反编译后的代码如下:


    1. package string;  
    2.  
    3. import java.io.PrintStream;  
    4.  
    5. public class TestSimplePlus  
    6. {  
    7.     public TestSimplePlus()  
    8.     {  
    9.     //    0    0:aload_0           
    10.     //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>  
    11.     //    2    4:return            
    12.     }  
    13.  
    14.     public static void main(String args[])  
    15.     {  
    16.       String s = "abc";  
    17.     //    0    0:ldc1            #16  < String "abc">  
    18.     //    1    2:astore_1          
    19.       String ss = (new StringBuilder("ok")).append(s).append("xyz").append(5).toString();  
    20.     //    2    3:new             #18  < Class StringBuilder>  
    21.     //    3    6:dup               
    22.     //    4    7:ldc1            #20  < String "ok">  
    23.     //    5    9:invokespecial   #22  < Method void StringBuilder(String)>  
    24.     //    6   12:aload_1           
    25.     //    7   13:invokevirtual   #25  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
    26.     //    8   16:ldc1            #29  < String "xyz">  
    27.     //    9   18:invokevirtual   #25  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
    28.     //   10   21:iconst_5          
    29.     //   11   22:invokevirtual   #31  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>  
    30.     //   12   25:invokevirtual   #34  < Method String StringBuilder.toString()>  
    31.     //   13   28:astore_2          
    32.       System.out.println(ss);  
    33.     //   14   29:getstatic       #38  < Field PrintStream System.out>  
    34.     //   15   32:aload_2           
    35.     //   16   33:invokevirtual   #44  < Method void PrintStream.println(String)>  
    36.     //   17   36:return            
    37.     }  
    38. }


    读者可能看到上面的Java字节码感到迷糊,不过大家不必担心。本文的目的并不是讲解Java Byte Code,因此,并不用了解具体的字节码的含义。

    使用jad反编译的好处之一就是可以同时生成字节码和源代码。这样可以进行对照研究。从上面的代码很容易看出,虽然在源程序中使用了"+",但在编译时仍然将"+"转换成StringBuilder。因此,我们可以得出结论,在Java中无论使用何种方式进行字符串连接,实际上都使用的是StringBuilder类。

    那么是不是可以根据这个结论推出使用"+"和StringBuilder类的效果是一样的呢?这个要从两个方面的解释。如果从运行结果来解释,那么"+"和StringBuilder是完全等效的。但如果从运行效率和资源消耗方面看,那它们将存在很大的区别。

    当然,如果连接字符串行表达式很简单(如上面的顺序结构),那么"+"和StringBuilder类基本是一样的,但如果结构比较复杂,如使用循环来连接字符串,那么产生的Java Byte Code就会有很大的区别。先让我们看看如下的代码:


    1. package string;  
    2.    
    3.  import java.util.*;  
    4.    
    5.  public class TestComplexPlus  
    6.  {  
    7.      public static void main(String[] args)  
    8.      {  
    9.          String s = "";  
    10.          Random rand = new Random();  
    11.          for (int i = 0; i <  10; i++)  
    12.          {  
    13.              s = s + rand.nextInt(1000) + " ";  
    14.          }  
    15.          System.out.println(s);  
    16.      }  
    17.  }



    上面的代码返编译后的Java Byte Code如下:


    1. package string;  
    2.  
    3. import java.io.PrintStream;  
    4. import java.util.Random;  
    5.  
    6. public class TestComplexPlus  
    7. {  
    8.  
    9.     public TestComplexPlus()  
    10.     {  
    11.     //    0    0:aload_0           
    12.     //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>  
    13.     //    2    4:return            
    14.     }  
    15.  
    16.     public static void main(String args[])  
    17.     {  
    18.         String s = "";  
    19.     //    0    0:ldc1            #16  < String "">  
    20.     //    1    2:astore_1          
    21.         Random rand = new Random();  
    22.     //    2    3:new             #18  < Class Random>  
    23.     //    3    6:dup               
    24.     //    4    7:invokespecial   #20  < Method void Random()>  
    25.     //    5   10:astore_2          
    26.         for(int i = 0; i <  10; i++)  
    27.     //*   6   11:iconst_0          
    28.     //*   7   12:istore_3          
    29.     //*   8   13:goto            49  
    30.          s = (new StringBuilder(String.valueOf(s))).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();  
    31.     //    9   16:new             #21  < Class StringBuilder>  
    32.     //   10   19:dup               
    33.     //   11   20:aload_1           
    34.     //   12   21:invokestatic    #23  < Method String String.valueOf(Object)>  
    35.     //   13   24:invokespecial   #29  < Method void StringBuilder(String)>  
    36.     //   14   27:aload_2           
    37.     //   15   28:sipush          1000  
    38.     //   16   31:invokevirtual   #32  < Method int Random.nextInt(int)>  
    39.     //   17   34:invokevirtual   #36  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>  
    40.     //   18   37:ldc1            #40  < String " ">  
    41.     //   19   39:invokevirtual   #42  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
    42.     //   20   42:invokevirtual   #45  < Method String StringBuilder.toString()>  
    43.     //   21   45:astore_1          
    44.  
    45.     //   22   46:iinc            3  1  
    46.     //   23   49:iload_3           
    47.     //   24   50:bipush          10  
    48.     //   25   52:icmplt          16  
    49.         System.out.println(s);  
    50.     //   26   55:getstatic       #49  < Field PrintStream System.out>  
    51.     //   27   58:aload_1           
    52.     //   28   59:invokevirtual   #55  < Method void PrintStream.println(String)>  
    53.     //   29   62:return            
    54.     }  
    55. }


    大家可以看到,虽然编译器将"+"转换成了StringBuilder类,但创建StringBuilder对象的位置却在for语句内部。这就意味着每执行一次循环,就会创建一个StringBuilder对象(对于本例来说,是创建了10个StringBuilder对象),虽然Java有垃圾回收器,但这个回收器的工作时间是不定的。如果不断产生这样的垃圾,那么仍然会占用大量的资源。解决这个问题的方法就是在程序中直接使用StringBuilder类来连接字符串,代码如下:


    1. package string;  
    2.  
    3. import java.util.*;  
    4.  
    5. public class TestStringBuilder  
    6. {  
    7.     public static void main(String[] args)  
    8.     {  
    9.         String s = "";  
    10.         Random rand = new Random();  
    11.         StringBuilder result = new StringBuilder();  
    12.         for (int i = 0; i <  10; i++)  
    13.         {  
    14.             result.append(rand.nextInt(1000));  
    15.             result.append(" ");  
    16.         }  
    17.         System.out.println(result.toString());  
    18.     }  
    19. }


    上面代码反编译后的结果如下:


    1. package string;  
    2.  
    3. import java.io.PrintStream;  
    4. import java.util.Random;  
    5.  
    6. public class TestStringBuilder  
    7. {  
    8.  
    9.     public TestStringBuilder()  
    10.     {  
    11.     //    0    0:aload_0           
    12.     //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>  
    13.     //    2    4:return            
    14.     }  
    15.  
    16.     public static void main(String args[])  
    17.     {  
    18.         String s = "";  
    19.     //    0    0:ldc1            #16  < String "">  
    20.     //    1    2:astore_1          
    21.         Random rand = new Random();  
    22.     //    2    3:new             #18  < Class Random>  
    23.     //    3    6:dup               
    24.     //    4    7:invokespecial   #20  < Method void Random()>  
    25.     //    5   10:astore_2          
    26.         StringBuilder result = new StringBuilder();  
    27.     //    6   11:new             #21  < Class StringBuilder>  
    28.     //    7   14:dup               
    29.     //    8   15:invokespecial   #23  < Method void StringBuilder()>  
    30.     //    9   18:astore_3          
    31.         for(int i = 0; i <  10; i++)  
    32.     //*  10   19:iconst_0          
    33.     //*  11   20:istore          4  
    34.     //*  12   22:goto            47  
    35.         {  
    36.             result.append(rand.nextInt(1000));  
    37.     //   13   25:aload_3           
    38.     //   14   26:aload_2           
    39.     //   15   27:sipush          1000  
    40.     //   16   30:invokevirtual   #24  < Method int Random.nextInt(int)>  
    41.     //   17   33:invokevirtual   #28  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>  
    42.     //   18   36:pop               
    43.             result.append(" ");  
    44.     //   19   37:aload_3           
    45.     //   20   38:ldc1            #32  < String " ">  
    46.     //   21   40:invokevirtual   #34  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
    47.     //   22   43:pop               
    48.         }  
    49.  
    50.     //   23   44:iinc            4  1  
    51.     //   24   47:iload           4  
    52.     //   25   49:bipush          10  
    53.     //   26   51:icmplt          25  
    54.         System.out.println(result.toString());  
    55.     //   27   54:getstatic       #37  < Field PrintStream System.out>  
    56.     //   28   57:aload_3           
    57.     //   29   58:invokevirtual   #43  < Method String StringBuilder.toString()>  
    58.     //   30   61:invokevirtual   #47  < Method void PrintStream.println(String)>  
    59.     //   31   64:return            
    60.     }  
    61. }



    从上面的反编译结果可以看出,创建StringBuilder的代码被放在了for语句外。虽然这样处理在源程序中看起来复杂,但却换来了更高的效率,同时消耗的资源也更少了。

    在使用StringBuilder类时要注意,尽量不要"+"和StringBuilder混着用,否则会创建更多的StringBuilder对象,如下面代码所:


    1. for (int i = 0; i <  10; i++)  
    2. {  
    3.     result.append(rand.nextInt(1000));  
    4.     result.append(" ");  
    5. }


    改成如下形式:


    1. for (int i = 0; i <  10; i++)  
    2. {  
    3.      result.append(rand.nextInt(1000) + " ");  
    4. }  
    5.


    则反编译后的结果如下:


    1.  for(int i = 0; i <  10; i++)  
    2. //*  10   19:iconst_0          
    3. //*  11   20:istore          4  
    4. //*  12   22:goto            65  
    5.  {  
    6.   result.append((new StringBuilder(String.valueOf(rand.nextInt(1000)))).append(" ").toString());  
    7. //   13   25:aload_3           
    8. //   14   26:new             #21  < Class StringBuilder>  
    9. //   15   29:dup


    从上面的代码可以看出,Java编译器将"+"编译成了StringBuilder类,这样for语句每循环一次,又创建了一个StringBuilder对象。

    如果将上面的代码在JDK1.4下编译,必须将StringBuilder改为StringBuffer,而JDK1.4将"+"转换为StringBuffer(因为JDK1.4并没有提供StringBuilder类)。StringBuffer和StringBuilder的功能基本一样,只是StringBuffer是线程安全的,而StringBuilder不是线程安全的。因此,StringBuilder的效率会更高。

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