使用JMH（Java Microbenchmark Harness）测试Java字符串拼接性能

最近由于项目需要，需要比较各种情况下进行字符串拼接的性能。主要的字符串拼接方法有下面四种：

字符串加法: “Hello” + "Word";

StringBuilder: new StringBuilder("Hello").append("World");

调用String.format模板方法: String.format("%s%s","Hello","World");

笔者自己编写的slf4j风格的PlaceholderFormat: FastStringUtils.placeholderFomat("{}{}","Hello","World")

JMH是openJDK JIT小组研发的微基准测试框架，结果还是比较可靠的。

但是，在编写测试用例的时候，有几点需要注意:

不要在测试方法内部创建循环，框架本身会多次调用；

不要对常量进行字符串加减操作来测试性能，JIT非常聪明，可能会优化成运行时常量，测试毫无意义；

尽量减少不必要的操作，比如动态生成字符串，要提前创建好

以下是测试用例：

@State(Scope.Thread)
@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@Warmup(iterations = 3)
@Measurement(iterations = 7)
public class StringFormatTest {

private static final int SIZE = 0x4ff;

private int index = 0;

private final String[] a = new String[SIZE];
private final String[] b = new String[SIZE];
private final String[] c = new String[SIZE];

@Setup
public void setup() {
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
a[i] = random.nextInt() + "";
b[i] = random.nextLong() + "";
c[i] = random.nextDouble() + "";
}
}

@Benchmark
public String testStringFormat() {
if (++index >= SIZE)
index = 0;
return String.format("%s:%s:%s", a[index], b[index], c[index]);
}

@Benchmark
public String testStringAdd() {
if (++index >= SIZE)
index = 0;
return a[index] + ':' + b[index] + ':' + c[index];
}

@Benchmark
public String testStringBuilder() {
if (++index >= SIZE)
index = 0;
return new StringBuilder(a[index])
.append(':')
.append(b[index])
.append(':')
.append(c[index])
.toString();
}

@Benchmark
public String testPlaceholderFormat() {
if (++index >= SIZE)
index = 0;
return FastStringUtils.placeholderFormat("{}:{}:{}", a[index], b[index], c[index]);
}

}

测试结果如下：

Benchmark                               Mode  Cnt     Score    Error  Units
StringFormatTest.testPlaceholderFormat  avgt   70   130.732 ±  2.519  ns/op
StringFormatTest.testStringAdd          avgt   70   102.576 ±  1.368  ns/op
StringFormatTest.testStringBuilder      avgt   70    94.908 ±  1.097  ns/op
StringFormatTest.testStringFormat       avgt   70  1156.455 ± 16.516  ns/op

总结一下：

String.format虽然有着更好的可读性，但性能远远不及其它方式，在性能敏感的场景应该谨慎使用；

StringBuilder是最快的；

String加法和StringBuilder性能差别不大，具体可能与编译器的优化有关系；

placeholderFomat性能不差，且有着不错的可读性

另，贴上placeholderFomat源码:

public static String placeholderFormat(String s, Object... args) {
int len1 = s.length(), len2 = args.length;
StringBuilder builder = new StringBuilder();
int i = 0, j = 0;
while (i < len1) {
char c = s.charAt(i);
if (c == '{') {
if (s.charAt(i + 1) == '}' && j < len2) {
builder.append(args[j++]);
i += 2;
continue;
} else {
builder.append('{');
}
} else {
builder.append(c);
}
i++;
}
return builder.toString();

}