作者：后青春期的Keats

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引言

都說(shuō) StringBuilder 在處理字符串拼接上效率要強(qiáng)于 String，但有時(shí)候我們的理解可能會(huì)存在一定的偏差。最近我在測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)入效率的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)我以前對(duì) StringBuilder 的部分理解是錯(cuò)誤的。后來(lái)我通過(guò)實(shí)踐測(cè)試 + 找原理 的方式搞清楚了這塊的邏輯?，F(xiàn)在將過(guò)程分享給大家

測(cè)試用例

我們的代碼在循環(huán)中拼接字符串一般有兩種情況

• 第一種就是每次循環(huán)將對(duì)象中的幾個(gè)字段拼接成一個(gè)新字段，再賦值給對(duì)象
• 第二種操作是在循環(huán)外創(chuàng)建一個(gè)字符串對(duì)象，每次循環(huán)向該字符串拼接新的內(nèi)容。循環(huán)結(jié)束后得到拼接好的字符串

對(duì)于這兩種情況，我創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)照組

第一組：

在每次 For 循環(huán)中拼接字符串，即拼即用、用完即毀。分別使用 String 和 StringBuilder 拼接

    /**
     * 循環(huán)內(nèi) String 拼接字符串，一次循環(huán)后銷毀
     */
    public static void useString(){
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {
            String str = str1 + i + str2 + i + str3 + i + str4 ;
        }
    }

    /**
     * 循環(huán)內(nèi) 使用 StringBuilder 拼接字符串，一次循環(huán)后銷毀
     */
    public static void useStringBuilder(){
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            String s = sb.append(str1).append(i).append(str2).append(i).append(str3).append(i).append(str4).toString();
        }
    }

第二組：

多次 For 循環(huán)拼接一個(gè)字符串，循環(huán)結(jié)束后使用字符串，使用后由垃圾回收器回收。也是分別使用 String 和 StringBuilder 拼接

    /**
     * 多次循環(huán)拼接成一個(gè)字符串 用 String
     */
    public static void useStringSpliceOneStr (){
        String str = "";
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_LOWER; i++) {
            str += str1 + str2 + str3 + str4 + i;
        }
    }

    /**
     * 多次循環(huán)拼接成一個(gè)字符串 用 StringBuilder
     */
    public static void useStringBuilderSpliceOneStr(){
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_LOWER; i++) {
            sb.append(str1).append(str2).append(str3).append(str4).append(i);
        }
    }

為了保證測(cè)試質(zhì)量，在每個(gè)測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行前。線程休息 2s，之后空跑 5 次熱身。最后執(zhí)行 5 次求平均時(shí)間的方式計(jì)算時(shí)間

    public static int executeSometime(int kind, int num) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(2000);
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < num + 5; i++) {
            long begin = System.currentTimeMillis();

            switch (kind){
                case 1:
                    useString();
                    break;
                case 2:
                    useStringBuilder();
                    break;
                case 3:
                    useStringSpliceOneStr();
                    break;
                case 4:
                    useStringBuilderSpliceOneStr();
                    break;
                default:
                    return 0;
            }

            long end = System.currentTimeMillis();

            if(i > 5){
                sum += (end - begin);
            }
        }
        return sum / num;
    }

主方法

public class StringTest {
    public static final int CYCLE_NUM_BIGGER = 10_000_000;
    public static final int CYCLE_NUM_LOWER = 10_000;
    public static final String str1 = "張三";
    public static final String str2 = "李四";
    public static final String str3 = "王五";
    public static final String str4 = "趙六";


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int time = 0;
        int num = 5;

        time = executeSometime(1, num);
        System.out.println("String拼接 "+ CYCLE_NUM_BIGGER +" 次，" + num + "次平均時(shí)間：" + time + " ms");

        time = executeSometime(2, num);
        System.out.println("StringBuilder拼接 "+ CYCLE_NUM_BIGGER +" 次，" + num + "次平均時(shí)間：" + time + " ms");

        time = executeSometime(3, num);
        System.out.println("String拼接單個(gè)字符串 "+ CYCLE_NUM_LOWER +" 次，" + num + "次平均時(shí)間：" + time + " ms");

        time = executeSometime(4, num);
        System.out.println("StringBuilder拼接單個(gè)字符串 "+ CYCLE_NUM_LOWER +" 次，" + num + "次平均時(shí)間：" + time + " ms");

    }
}

測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果如下

結(jié)果分析

第一組

10_000_000 次循環(huán)拼接，在循環(huán)內(nèi)使用 String 和 StringBuilder 的效率是一樣的！為什么呢？

使用 javap -c StringTest.class 反編譯查看兩個(gè)方法編譯后的文件：

可以發(fā)現(xiàn) String 方法拼接字符串編譯器優(yōu)化后使用的就是 StringBuilder、因此用例1 和用例2 的效率是一樣的。

第二組

第二組的結(jié)果就是大家喜聞樂(lè)見(jiàn)的了，由于 10_000_000 次循環(huán)String 拼接實(shí)在太慢所以我采用了 10_000 次拼接來(lái)分析。

分析用例3：雖然編譯器會(huì)對(duì) String 拼接做優(yōu)化，但是它每次在循環(huán)內(nèi)創(chuàng)建 StringBuilder 對(duì)象，在循環(huán)內(nèi)銷毀。下次循環(huán)他有創(chuàng)建。相比較用例4在循環(huán)外創(chuàng)建，多了 n 次 new 對(duì)象、銷毀對(duì)象的操作、n - 1 次將 StringBuilder 轉(zhuǎn)換成 String 的操作 。效率低也是理所應(yīng)當(dāng)了。

擴(kuò)展

第一組的測(cè)試還有一種寫法：

    /**
     * 循環(huán)內(nèi) 使用 StringBuilder 拼接字符串，一次循環(huán)后銷毀
     */
    public static void useStringBuilderOut(){
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {
//            sb.setLength(0);
            sb.delete(0, sb.length());
            String s = sb.append(str1).append(i).append(str2).append(i).append(str3).append(i).append(str4).toString();
        }
    }

循環(huán)外創(chuàng)建 StringBuilder 每次循環(huán)開(kāi)始的時(shí)候清空 StringBuilder 的內(nèi)容然后拼接。這種寫法無(wú)論使用 sb.setLength(0); 還是 sb.delete(0, sb.length()); 效率都比直接在循環(huán)內(nèi)使用 String / StringBuilder 慢。奈何才疏學(xué)淺我一直想不明白為什么他慢。我猜測(cè)是 new 對(duì)象的速度比重置長(zhǎng)度慢，于是這樣測(cè)試了以下：

    public static void createStringBuider() {
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
        }
    }

    public static void cleanStringBuider() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {
            sb.delete(0, sb.length());
        }
    }

但是結(jié)果是 cleanStringBuider 更快。讓我摸不著頭腦

如果有大神看到希望可以幫忙分析分析

結(jié)論

• 編譯器會(huì)將 String 拼接優(yōu)化成使用 StringBuilder，但是還是有一些缺陷的。主要體現(xiàn)在循環(huán)內(nèi)使用字符串拼接，編譯器不會(huì)創(chuàng)建單個(gè) StringBuilder 以復(fù)用
• 對(duì)于多次循環(huán)內(nèi)拼接一個(gè)字符串的需求：StringBuilder 很快，因?yàn)槠浔苊饬?n 次 new 對(duì)象、銷毀對(duì)象的操作，n - 1 次將 StringBuilder 轉(zhuǎn)換成 String 的操作
• StringBuilder 拼接不適用于循環(huán)內(nèi)每次拼接即用的操作方式。因?yàn)榫幾g器優(yōu)化后的 String 拼接也是使用 StringBuilder 兩者的效率一樣。后者寫起來(lái)還方便...