JAVA的字符串拼接与性能

原文：http://java.chinaitlab.com/advance/804650.html

在JAVA中拼接两个字符串的最简便的方式就是使用操作符”+”了。如果你用”+”来连接固定长度的字符串，可能性能上会稍受影响，但是如果你是在循环中来”+”多个串的话，性能将指数倍的下降。假设有一个字符串，我们将对这个字符串做大量循环拼接操作，使用”+”的话将得到最低的性能。但是究竟这个性能有多差？如果我们同时也把StringBuffer,StringBuilder或String.concat()放入性能测试中，结果又会如何呢？本文将会就这些问题给出一个答案！

　　我们将使用Per4j来计算性能，因为这个工具可以给我们一个完整的性能指标集合，比如最小，最大耗时，统计时间段的标准偏差等。在测试代码中，为了得到一个准确的标准偏差值，我们将执行20个拼接”*”50,000次的测试。下面是我们将使用到的拼接字符串的方法：

　　Concatenation Operator (+)

　　String concat method – concat(String str)

　　StringBuffer append method – append(String str)

　　StringBuilder append method – append(String str)

　　最后，我们将看看字节码，来研究这些方法到底是如何执行的。现在，让我们先开始来创建我扪的类。注意为了计算每个循环的性能，代码中的每段测试代码都需要用Per4J库进行封装。首先我们先定义迭代次数

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

接下来，我们将使用上述4个方法来实现我们的测试代码。

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();
　　  }

接下来通过运行程序来生成性能指标。我的运行环境是64位的Windown7操作系统，32位的JVM(7-ea) 带4GB内存，双核Quad 2.00GHz的CPU的机器.　　经过20次迭代后，我们得到如下的数据：



结果非常完美如我们想象的那样。唯一比较有趣的事情是为什么String.concat也很不错，我们都知道，String是一个常类（初始化后就不会改变的类），那么为什么concat的性能会更好一些呢。(译者注：其实原文作者的测试代码有问题，对于concat()方法的测试代码应该写成concatTestStr=concatTestStr.concat(“*”)才对。)为了回答这个问题，我们应该看看concat反编译出来的字节码。在本文的下载包里面包含了所有的字节码，但是现在我们先看一下concat的这个代码片段：

01 46: new #6; //class java/lang/StringBuilder

　　02 49: dup
　　03 50: invokespecial #7; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
　　04 53: aload_1
　　05 54: invokevirtual #8; //Method java/lang/StringBuilder.append:
　　06 (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
　　07 57: ldc #9; //String *
　　08 59: invokevirtual #8; //Method java/lang/StringBuilder.append:
　　09 (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
　　10 62: invokevirtual #10; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()
　　11 Ljava/lang/String;
　　12 65: astore_1
　　13 66: iinc 7, 1
　　14 69: goto 38

这段代码是String.concat()的字节码，从这段代码中，我们可以清楚的看到，concat()方法使用了StringBuilder，concat()的性能应该和StringBuilder的一样好，但是由于额外的创建StringBuilder和做.append(str).append(str).toString()的操作，使得concate的性能会受到一些影响，所以StringBuilder和String Cancate的时间是1.8和3.3。

　　因此，即时在做最简单的拼接时，如果我们不想创建StringBuffer或StringBuilder实例使，我们也因该使用concat。但是对于大量的字符串拼接操作，我们就不应该使用concat(译者注：因为测试代码功能上并不完全等价，更换后的测试代码concat的平均处理时间是1650.9毫秒。这个结果在原文的评论里面。)，因为concat会降低你程序的性能，消耗你的cpu。因此，在不考虑线程安全和同步的情况下，为了获得最高的性能，我们应尽量使用StringBuilder



下面摘自ITEYE。http://www.iteye.com/problems/41712

java中string类concat方法和＋的区别

concat源码：

public String concat(String str) {
int otherLen = str.length();
if (otherLen == 0) {
return this;
}
char buf[] = new char[count + otherLen];
getChars(0, count, buf, 0);
str.getChars(0, otherLen, buf, count);
return new String(0, count + otherLen, buf);
}

源码中对String中+操作符的描述如下:

* The Java language provides special support for the string
* concatenation operator ( + ), and for conversion of
* other objects to strings. String concatenation is implemented
* through the <code>StringBuilder</code>(or <code>StringBuffer</code>)
* class and its <code>append</code> method.
* String conversions are implemented through the method
* <code>toString</code>, defined by <code>Object</code> and
* inherited by all classes in Java. For additional information on
* string concatenation and conversion, see Gosling, Joy, and Steele,
* <i>The Java Language Specification</i>.

翻译：java对String的连接+提供了特别的支持，对于object转换为String，String的连接是通过StringBuilder或者StringBuffer类的apend()法官法实现的。然后通过toString（）方法.

总结：

以上两个方法中都有开辟（new）以及销毁堆空间的操作，打大量的string操作导致效率很低。

所以在大量操作string字符串时，StringBuilder的append方法是最好的选择

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

自己测试：

import org.apache.commons.lang.time.StopWatch;
public class MyTest3 {
private static final int OUTER_ITERATION = 20;
private static final int INNER_ITERATION = 15000;
public static void main(String args[]) {
System.out.println("Begin:");
testString();
System.out.println("End.");
}

public static void testString() {
StopWatch stopWatch = new StopWatch();

stopWatch.start();
StringBuffer concatTestSb = new StringBuffer();
for (int outerIndex = 0; outerIndex <= OUTER_ITERATION; outerIndex++) {
for (int innerIndex = 0; innerIndex <= INNER_ITERATION; innerIndex++)
concatTestSb.append("*");
}
stopWatch.stop();
long timeSpend = stopWatch.getTime();
System.out.println("StringBuffer:" + timeSpend);

stopWatch.reset();
stopWatch.start();
StringBuilder concatTestSbu = new StringBuilder();
for (int outerIndex = 0; outerIndex <= OUTER_ITERATION; outerIndex++) {
for (int innerIndex = 0; innerIndex <= INNER_ITERATION; innerIndex++) {
concatTestSbu.append("*");
}
}
stopWatch.stop();
timeSpend = stopWatch.getTime();
System.out.println("StringBuilder:" + timeSpend);

stopWatch.reset();
stopWatch.start();
String concatTestStr = "";
for (int outerIndex = 0; outerIndex <= OUTER_ITERATION; outerIndex++) {
for (int innerIndex = 0; innerIndex <= INNER_ITERATION; innerIndex++)
concatTestStr = concatTestStr.concat("*");
}
stopWatch.stop();
timeSpend = stopWatch.getTime();
System.out.println("concat:" + timeSpend);

stopWatch.reset();
stopWatch.start();
String addTestStr = "";
for (int outerIndex = 0; outerIndex <= OUTER_ITERATION; outerIndex++) {
for (int innerIndex = 0; innerIndex <= INNER_ITERATION; innerIndex++)
addTestStr += "*";
}
stopWatch.stop();
timeSpend = stopWatch.getTime();
System.out.println("+:" + timeSpend);
}
}

结论：+ > concat > StringBuffer > StringBuilder.