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JAVA的字符串拼接與性能

編輯:關於JAVA

在Java中拼接兩個字符串的最簡便的方式就是使用操作符”+”了。如果你用”+”來連接固定長度的字符串,可能性能上會稍受影響,但是如果你是在循環中來”+”多個串的話,性能將指數倍的下降。假設有一個字符串,我們將對這個字符串做大量循環拼接操作,使用”+”的話將得到最低的性能。但是究竟這個性能有多差?如果我們同時也把StringBuffer,StringBuilder或String.concat()放入性能測試中,結果又會如何呢?本文將會就這些問題給出一個答案!

我們將使用Per4j來計算性能,因為這個工具可以給我們一個完整的性能指標集合,比如最小,最大耗時,統計時間段的標准偏差等。在測試代碼中,為了得到一個准確的標准偏差值,我們將執行20個拼接”*”50,000次的測試。下面是我們將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)

最後,我們將看看字節碼,來研究這些方法到底是如何執行的。現在,讓我們先開始來創建我扪的類。注意為了計算每個循環的性能,代碼中的每段測試代碼都需要用Per4J庫進行封裝。首先我們先定義迭代次數

1 private static final int OUTER_ITERATION=20;

2 private static final int INNER_ITERATION=50000;

接下來,我們將使用上述4個方法來實現我們的測試代碼。

01 String addTestStr = "";

02 String concatTestStr = "";

03 StringBuffer concatTestSb = null;

04 StringBuilder concatTestSbu = null;

05 for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {

06 StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringAddConcat");

07 addTestStr = "";

08 for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)

09 addTestStr += "*";

10 stopWatch.stop();

11 }

12 for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {

13 StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringConcat");

14 concatTestStr = "";

15 for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)

16 concatTestStr.concat("*");

17 stopWatch.stop();

18 }

19 for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {

20 StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringBufferConcat");

21 concatTestSb = new StringBuffer();

22 for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)

23 concatTestSb.append("*");

24 stopWatch.stop();

25 }

26 for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {

27 StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringBuilderConcat");

28 concatTestSbu = new StringBuilder();

29 for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)

30 concatTestSbu.append("*");

31 stopWatch.stop();

32 }

接下來通過運行程序來生成性能指標。我的運行環境是64位的Windown7操作系統,32位的 JVM(7-ea) 帶4GB內存,雙核Quad 2.00GHz的CPU的機器.

經過20次迭代後,我們得到如下的數據:

結果非常完美如我們想象的那樣。唯一比較有趣的事情是為什麼String.concat也很不錯,我們都知道,String是一個常類(初始化後就不會改變的類),那麼為什麼concat的性能會更好一些呢。(譯者注:其實原文作者的測試代碼有問題,對於concat()方法的測試代碼應該寫成 concatTestStr=concatTestStr.concat(“*”)才對。)為了回答這個問題,我們應該看看concat反編譯出來的字節碼。在本文的下載包裡面包含了所有的字節碼,但是現在我們先看一下concat的這個代碼片段:

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

02 49: dup

03 50: invokespecial #7; //Method Java/lang/StringBuilder."":()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

這段代碼是String.concat()的字節碼,從這段代碼中,我們可以清楚的看到,concat()方法使用了 StringBuilder,concat()的性能應該和StringBuilder的一樣好,但是由於額外的創建StringBuilder和做.append(str).append(str).toString()的操作,使得concate的性能會受到一些影響,所以 StringBuilder和String Cancate的時間是1.8和3.3。

因此,即時在做最簡單的拼接時,如果我們不想創建StringBuffer或StringBuilder實例使,我們也因該使用concat。但是對於大量的字符串拼接操作,我們就不應該使用concat(譯者注:因為測試代碼功能上並不完全等價,更換後的測試代碼concat的平均處理時間是 1650.9毫秒。這個結果在原文的評論裡面。),因為concat會降低你程序的性能,消耗你的cpu。因此,在不考慮線程安全和同步的情況下,為了獲得最高的性能,我們應盡量使用StringBuilder

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