Java中字符串拼接的一些细节分析

 更新时间:2015年01月16日 09:31:46   投稿:junjie  
这篇文章主要介绍了Java中字符串拼接的一些细节分析,本文着重剖析了字符串拼接的一些性能问题、技巧等内容,需要的朋友可以参考下

工作日忙于项目的逻辑实现,周六有点时间,从书柜里拿出厚厚的英文版Thinking In Java,读到了字符串对象的拼接。参考着这本书做个翻译,加上自己思考的东西,写上这篇文章记录一下。

不可变的String对象

在Java中,String对象是不可变的(Immutable)。在代码中,可以创建多个某一个String对象的别名。但是这些别名都是的引用是相同的。
比如s1和s2都是”droidyue.com”对象的别名,别名保存着到真实对象的引用。所以s1 = s2

复制代码 代码如下:

String s1 = "droidyue.com";
String s2 = s1;
System.out.println("s1 and s2 has the same reference =" + (s1 == s2));

Java中仅有的重载运算符

在Java中,唯一被重载的运算符就是字符串的拼接相关的。+,+=。除此之外,Java设计者不允许重载其他的运算符。

拼接剖析

真的有性能代价么

了解了上面两点,可能会有这样的思考,既然Sting对象不可变,那么多个(三个及以上)字符串拼接必然产生多余的中间String对象。

复制代码 代码如下:

String userName = "Andy";
String age = "24";
String job = "Developer";
String info = userName + age + job;

要得到上面的info,就会userName和age拼接生成临时一个String对象t1,内容为Andy24,然后有t1和job拼接生成最终我们需要的info对象,这其中,产生了一个中间的t1,而且t1创建之后,没有主动回收,势必会占一定的空间。如果是一个很多(假设上百个,多见于对对象的toString的调用)字符串的拼接,那么代价就更大了,性能一下会降低很多。

编译器的优化处理

真的会有上面的性能代价么,字符串拼接这么常用,没有特殊的处理优化么,答案是有的,这个优化进行在编译器编译.java到bytecode时。

一个Java程序如果想运行起来,需要经过两个时期,编译时和运行时。在编译时,Java 编译器(Compiler)将java文件转换成字节码。在运行时,Java虚拟机(JVM)运行编译时生成的字节码。通过这样两个时期,Java做到了所谓的一处编译,处处运行。

我们实验一下编译期都做了哪些优化,我们制造一段可能会出现性能代价的代码。

复制代码 代码如下:

public class Concatenation {
  public static void main(String[] args) {
      String userName = "Andy";
      String age = "24";
      String job = "Developer";
      String info = userName + age + job;
      System.out.println(info);
  }
}

对Concatenation.java进行编译一下。得到Concatenation.class

复制代码 代码如下:

javac Concatenation.java

然后我们使用javap反编译一下编译出来的Concatenation.class文件。javap -c Concatenation。如果没有找到javap命令,请考虑将javap所在目录加入环境变量或者使用javap的完整路径。

复制代码 代码如下:

17:22:04-androidyue~/workspace_adt/strings/src$ javap -c Concatenation
Compiled from "Concatenation.java"
public class Concatenation {
  public Concatenation();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return       

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc           #2                  // String Andy
       2: astore_1
       3: ldc           #3                  // String 24
       5: astore_2
       6: ldc           #4                  // String Developer
       8: astore_3
       9: new           #5                  // class java/lang/StringBuilder
      12: dup
      13: invokespecial #6                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
      16: aload_1
      17: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      20: aload_2
      21: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      24: aload_3
      25: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      28: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
      31: astore        4
      33: getstatic     #9                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      36: aload         4
      38: invokevirtual #10                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      41: return
}

其中,ldc,astore等为java字节码的指令,类似汇编指令。后面的注释使用了Java相关的内容进行了说明。 我们可以看到上面有很多StringBuilder,但是我们在Java代码里并没有显示地调用,这就是Java编译器做的优化,当Java编译器遇到字符串拼接的时候,会创建一个StringBuilder对象,后面的拼接,实际上是调用StringBuilder对象的append方法。这样就不会有我们上面担心的问题了。

仅靠编译器优化?

既然编译器帮我们做了优化,是不是仅仅依靠编译器的优化就够了呢,当然不是。
下面我们看一段未优化性能较低的代码

复制代码 代码如下:

public void  implicitUseStringBuilder(String[] values) {
  String result = "";
  for (int i = 0 ; i < values.length; i ++) {
      result += values[i];
  }
  System.out.println(result);
}

使用javac编译,使用javap查看

复制代码 代码如下:

public void implicitUseStringBuilder(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc           #11                 // String
       2: astore_2
       3: iconst_0
       4: istore_3
       5: iload_3
       6: aload_1
       7: arraylength
       8: if_icmpge     38
      11: new           #5                  // class java/lang/StringBuilder
      14: dup
      15: invokespecial #6                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
      18: aload_2
      19: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      22: aload_1
      23: iload_3
      24: aaload
      25: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      28: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
      31: astore_2
      32: iinc          3, 1
      35: goto          5
      38: getstatic     #9                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      41: aload_2
      42: invokevirtual #10                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      45: return

其中8: if_icmpge 38 和35: goto 5构成了一个循环。8: if_icmpge 38的意思是如果JVM操作数栈的整数对比大于等于(i < values.length的相反结果)成立,则跳到第38行(System.out)。35: goto 5则表示直接跳到第5行。

但是这里面有一个很重要的就是StringBuilder对象创建发生在循环之间,也就是意味着有多少次循环会创建多少个StringBuilder对象,这样明显不好。赤裸裸地低水平代码啊。

稍微优化一下,瞬间提升逼格。

复制代码 代码如下:

public void explicitUseStringBuider(String[] values) {
  StringBuilder result = new StringBuilder();
  for (int i = 0; i < values.length; i ++) {
      result.append(values[i]);
  }
}

对应的编译后的信息

复制代码 代码如下:

public void explicitUseStringBuider(java.lang.String[]);
    Code:
       0: new           #5                  // class java/lang/StringBuilder
       3: dup
       4: invokespecial #6                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
       7: astore_2
       8: iconst_0
       9: istore_3
      10: iload_3
      11: aload_1
      12: arraylength
      13: if_icmpge     30
      16: aload_2
      17: aload_1
      18: iload_3
      19: aaload
      20: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      23: pop
      24: iinc          3, 1
      27: goto          10
      30: return

从上面可以看出,13: if_icmpge 30和27: goto 10构成了一个loop循环,而0: new #5位于循环之外,所以不会多次创建StringBuilder.

总的来说,我们在循环体中需要尽量避免隐式或者显式创建StringBuilder. 所以那些了解代码如何编译,内部如何执行的人,写的代码档次都比较高。

以上文章,如有错误,请批评指正 。

相关文章

  • Feign如何自定义注解翻译器

    Feign如何自定义注解翻译器

    这篇文章主要介绍了Feign如何自定义注解翻译器,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2022-03-03
  • Hadoop源码分析六启动文件namenode原理详解

    Hadoop源码分析六启动文件namenode原理详解

    本篇是Hadoop源码分析系列文章第六篇,主要介绍Hadoop中的启动文件namenode,后续本系列文章会持续更新,有需要的朋友可以借鉴参考下
    2021-09-09
  • 深入解析Java的包(package)

    深入解析Java的包(package)

    这篇文章主要介绍了深入解析Java的包(package),是Java入门学习中的基础知识,需要的朋友可以参考下
    2015-09-09
  • Spring @Value的注解使用和原理解析

    Spring @Value的注解使用和原理解析

    @Value注解在Spring开发中是一个使用很频繁的注解,在项目开发中,我们通常需要读取配置文件中的一些信息,当然,@Value不单单能读取配置文件,还能读取系统属性,还可以读取其他bean的属性,本章就来详细介绍@Value注解的使用和对源码进行分析
    2023-06-06
  • Springboot-yaml配置和自动配置原理分析

    Springboot-yaml配置和自动配置原理分析

    这篇文章主要介绍了Springboot-yaml配置和自动配置原理分析,自动配置原理是配置文件配置debug: true可以在控制台打印自动配置报告.可以打印所有的启动的自动配置和没有启动的自动配置类,需要的朋友可以参考下
    2021-06-06
  • Java中的static--静态变量你了解吗

    Java中的static--静态变量你了解吗

    Java 中被 static 修饰的成员称为静态成员或类成员。它属于整个类所有,而不是某个对象所有,即被类的所有对象所共享。静态成员可以使用类名直接访问,也可以使用对象名进行访问,.下面我们来详细了解一下吧
    2021-09-09
  • springAop实现讲解(看这篇够了)

    springAop实现讲解(看这篇够了)

    AOP面向切面编程是一种编程范式,它通过将通用的横切关注点(如日志、事务、权限控制等)与业务逻辑分离,使得代码更加清晰、简洁、易于维护,这篇文章主要介绍了springAop实现讲解(看这篇够了),需要的朋友可以参考下
    2024-02-02
  • RabbitMQ 如何解决消息幂等性的问题

    RabbitMQ 如何解决消息幂等性的问题

    这篇文章主要介绍了RabbitMQ 如何解决消息幂等性的问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2021-07-07
  • Spring Boot中使用RSocket的示例代码

    Spring Boot中使用RSocket的示例代码

    这篇文章主要介绍了Spring Boot中使用RSocket的示例代码,特别是spring boot 如何帮助抽象出更低级别的RSocket API,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2019-06-06
  • 解决springboot错误:找不到或无法加载主类(配置编码或者Maven)

    解决springboot错误:找不到或无法加载主类(配置编码或者Maven)

    这篇文章主要介绍了解决springboot错误:找不到或无法加载主类(配置编码或者Maven)问题,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2023-06-06

最新评论