解析Java中的String、StringBuilder、StringBuffer类(一)
2018-03-07 23:43
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引言
String 类及其相关的StringBuilder、StringBuffer 类在 Java 中的使用相当的多,在各个公司的面试中也是必不可少的。因此,在本周,我打算花费一些时间来认真的研读一下 String、StringBuilder、StringBuffer类 的相关代码。String的不可变性
这个特性是 String 相当重要的一个特性,为了深入理解,我直接贴上其源代码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); } public String replace(char oldChar, char newChar) { if (oldChar != newChar) { int len = value.length; int i = -1; char[] val = value; /* avoid getfield opcode */ while (++i < len) { if (val[i] == oldChar) { break; } } if (i < len) { char buf[] = new char[len]; for (int j = 0; j < i; j++) { buf[j] = val[j]; } while (i < len) { char c = val[i]; buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c; i++; } return new String(buf, true); } } return this; } public String substring(int beginIndex, int endIndex) { if (beginIndex < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex); } if (endIndex > value.length) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex); } int subLen = endIndex - beginIndex; if (subLen < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen); } return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this : new String(value, beginIndex, subLen); } .....
通过以上几个方法的代码,我们可以得出以下的结论:
String 对象时不可变的。所谓不可变的意思是说我们使用的很多方法来对字符串进行修改,如以下所示:
public static void main(String[] args) { String str = "test"; str = str + "a"; System.out.println(str);//testa str += "b"; System.out.println(str);//testab }
诸如上面的 + 号和 concat, replace 等看起来会改变 String 值的方法,其最终都是创建了一个全新的 String 对象,用来包含修改后的字符串内容。str 最先指向的对象 "test" 一直呆在原物理位置上。各个方法操作的其实是复制的一份引用,返回的是一个新的对象,以上例子的原 "test" 还在原始处。
一些误区:String 的不可变性并不是因为下面的语句
private final char value[];
final 在引用类型中,只是确保了不能指向其它引用,而不能确保引用的更改。value 是 private 的, 虽然 String 没有提供更改value的方法,但通过反射可将其更改。
String的 + 与 += 符号
众所周知, C++ 是可以重载操作符的, 但 Java 并不允许程序员对操作符进行重载,而String的 + 与 += 符号却违反了这个规则。我们都知道,Java 中的这两个操作符都是对字符串进行拼接,看一下以下的代码:class Test{ public static void main(String[] args){ String str = "a"; str +="hello" + "world" + "!"; System.out.println(str);//ahelloworld! String pStr = "a" + str + "b"; System.out.println(pStr);//aahelloworld!b } }
如符按照我们理解的 String 的不可变性,那么在多次进行 + 操作时,应该会在最终的结果之前生成多个中间的文件,那么事实真的是这样子吗?如果是这样子想一下就知道效率和性能有多糟糕了。我们对代码进行反编译。
javap -c Test
其产生了如下的 JVM 字节码:
我们可以看到,在以上的代码中, 编译器为我们自动的引入了 java.lang.StringBuilder 类, 并使用了该类的 append(String str) 这个方法, 最终使用 toString() 产生 String 字符串并进行了赋值。
「循环」中拼接字符串不要使用 String
那么,我们是不是可以愉快的使用 + 和 += 这两个操作符了呢? NO! 编译器所能做的也是有限的。public class Test { public static void main(String[] args) { String s = ""; long start = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i <100000 ; i++) { s += "a"; } long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("String time:"+ (end - start)); StringBuilder sb = new StringBuilder(""); long start2 = System.currentTimeMillis(); for (int i = 0; i <100000 ; i++) { sb.append("a"); } long end2 = System.currentTimeMillis(); System.out.println("StringBuilder time:"+ (end2 - start2)); } }
在以上的代码中, 输出是这样子的, 我还去掉了中间装载类所花费的时间:
String time:2573 StringBuilder time:5
为什么差距这么大呢?
同样的,我们对这个文件进行反编译,第一个循环的字节码如下:
可以看出 10 到 40 就是我们的循环体了,在该循环体中,有一个 new 的操作,这意味着每次进行循环时,都会创建一个 StringBuilder 的对象,每次都使用一次 toString() 方法。而这些过程都是相当的影响性能的。
而第二个循环的字节码如下:
从以上我们可以看出,循环是从 95 到 113 行,而这个过程中,始终只有一个 StringBuilder 的对象, 也就是说它没有产生新的对象, 可想而知两个之间的性能是怎么产生差异的了。
因此,「循环」中拼接字符串不要使用 String, 这个在写 toString() 方法时可能会遇到。
好,今天我们就分析到这里,下篇文章再会。
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