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在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder   

2009-12-28 11:25:36|  分类: Java |  标签: |举报 |字号 订阅

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 字符串是Java程序中最常用的一种数据结构之一。在Java中的String类已经重载的"+"。也就是说,字符串可以直接使用"+"进行连接,如下面代码所示:

String s = "abc" + "ddd";

但这样做真的好吗?当然,这个问题不能简单地回答yes or no。要根据具体情况来定。在Java中提供了一个StringBuilder类(这个类只在J2SE5及以上版本提供,以前的版本使用StringBuffer类),这个类也可以起到"+"的作用。那么我们应该用哪个呢?

下面让我们先看看如下的代码:

package string;

  

  public class TestSimplePlus

  {

      public static void main(String[] args)

      {

          String s = "abc";

          String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;

          System.out.println(ss);

      }

  }

上面的代码将会输出正确的结果。从表面上看,对字符串和整型使用"+"号并没有什么区别,但事实真的如此吗?下面让我们来看看这段代码的本质。

我们首先使用反编译工具(如jdk带的javap、或jad)将TestSimplePlus反编译成Java Byte Code,其中的奥秘就一目了然了。在本文将使用jad来反编译,命令如下:

jad -o -a -s d.java TestSimplePlus.class

反编译后的代码如下:

package string;

import java.io.PrintStream;

public class TestSimplePlus

{

    public TestSimplePlus()

    {

    //    0    0:aload_0         

    //    1    1:invokespecial   #8   <Method void Object()>

    //    2    4:return          

    }

    public static void main(String args[])

    {

      String s = "abc";

    //    0    0:ldc1            #16  <String "abc">

    //    1    2:astore_1        

      String ss = (new StringBuilder("ok")).append(s).append("xyz").append(5).toString();

    //    2    3:new             #18  <Class StringBuilder>

    //    3    6:dup             

    //    4    7:ldc1            #20  <String "ok">

    //    5    9:invokespecial   #22  <Method void StringBuilder(String)>

    //    6   12:aload_1         

    //    7   13:invokevirtual   #25  <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>

    //    8   16:ldc1            #29  <String "xyz">

    //    9   18:invokevirtual   #25  <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>

    //   10   21:iconst_5        

    //   11   22:invokevirtual   #31  <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>

    //   12   25:invokevirtual   #34  <Method String StringBuilder.toString()>

    //   13   28:astore_2        

      System.out.println(ss);

    //   14   29:getstatic       #38  <Field PrintStream System.out>

    //   15   32:aload_2         

    //   16   33:invokevirtual   #44  <Method void PrintStream.println(String)>

    //   17   36:return          

    }

}

读者可能看到上面的Java字节码感到迷糊,不过大家不必担心。本文的目的并不是讲解Java Byte Code,因此,并不用了解具体的字节码的含义。

使用jad反编译的好处之一就是可以同时生成字节码和源代码。这样可以进行对照研究。从上面的代码很容易看出,虽然在源程序中使用了"+",但在编译时仍然将"+"转换成StringBuilder。因此,我们可以得出结论,在Java中无论使用何种方式进行字符串连接,实际上都使用的是StringBuilder。

那么是不是可以根据这个结论推出使用"+"和StringBuilder的效果是一样的呢?这个要从两个方面的解释。如果从运行结果来解释,那么"+"和StringBuilder是完全等效的。但如果从运行效率和资源消耗方面看,那它们将存在很大的区别。

    当然,如果连接字符串行表达式很简单(如上面的顺序结构),那么"+"和StringBuilder基本是一样的,但如果结构比较复杂,如使用循环来连接字符串,那么产生的Java Byte Code就会有很大的区别。先让我们看看如下的代码:

 package string;

  

  import java.util.*;

  

  public class TestComplexPlus

  {

      public static void main(String[] args)

      {

          String s = "";

          Random rand = new Random();

          for (int i = 0; i < 10; i++)

          {

              s = s + rand.nextInt(1000) + " ";

          }

          System.out.println(s);

      }

  }

     上面的代码返编译后的Java Byte Code如下:

package string;

import java.io.PrintStream;

import java.util.Random;

public class TestComplexPlus

{

    public TestComplexPlus()

    {

    //    0    0:aload_0         

    //    1    1:invokespecial   #8   <Method void Object()>

    //    2    4:return          

    }

    public static void main(String args[])

    {

        String s = "";

    //    0    0:ldc1            #16  <String "">

    //    1    2:astore_1        

        Random rand = new Random();

    //    2    3:new             #18  <Class Random>

    //    3    6:dup             

    //    4    7:invokespecial   #20  <Method void Random()>

    //    5   10:astore_2        

        for(int i = 0; i < 10; i++)

    //*   6   11:iconst_0        

    //*   7   12:istore_3        

    //*   8   13:goto            49

         s = (new StringBuilder(String.valueOf(s))).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();

    //    9   16:new             #21  <Class StringBuilder>

    //   10   19:dup             

    //   11   20:aload_1         

    //   12   21:invokestatic    #23  <Method String String.valueOf(Object)>

    //   13   24:invokespecial   #29  <Method void StringBuilder(String)>

    //   14   27:aload_2         

    //   15   28:sipush          1000

    //   16   31:invokevirtual   #32  <Method int Random.nextInt(int)>

    //   17   34:invokevirtual   #36  <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>

    //   18   37:ldc1            #40  <String " ">

    //   19   39:invokevirtual   #42  <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>

    //   20   42:invokevirtual   #45  <Method String StringBuilder.toString()>

    //   21   45:astore_1        

    //   22   46:iinc            3  1

    //   23   49:iload_3         

    //   24   50:bipush          10

    //   25   52:icmplt          16

        System.out.println(s);

    //   26   55:getstatic       #49  <Field PrintStream System.out>

    //   27   58:aload_1         

    //   28   59:invokevirtual   #55  <Method void PrintStream.println(String)>

    //   29   62:return          

    }

}

    大家可以看到,虽然编译器将"+"转换成了StringBuilder,但创建StringBuilder对象的位置却在for语句内部。这就意味着每执行一次循环,就会创建一个StringBuilder对象(对于本例来说,是创建了10个StringBuilder对象),虽然Java有垃圾回收器,但这个回收器的工作时间是不定的。如果不断产生这样的垃圾,那么仍然会占用大量的资源。解决这个问题的方法就是在程序中直接使用StringBuilder来连接字符串,代码如下:

package string;

import java.util.*;

public class TestStringBuilder

{

    public static void main(String[] args)

    {

        String s = "";

        Random rand = new Random();

        StringBuilder result = new StringBuilder();

        for (int i = 0; i < 10; i++)

        {

            result.append(rand.nextInt(1000));

            result.append(" ");

        }

        System.out.println(result.toString());

    }

}

上面代码反编译后的结果如下:

package string;

import java.io.PrintStream;

import java.util.Random;

public class TestStringBuilder

{

    public TestStringBuilder()

    {

    //    0    0:aload_0         

    //    1    1:invokespecial   #8   <Method void Object()>

    //    2    4:return          

    }

    public static void main(String args[])

    {

        String s = "";

    //    0    0:ldc1            #16  <String "">

    //    1    2:astore_1        

        Random rand = new Random();

    //    2    3:new             #18  <Class Random>

    //    3    6:dup             

    //    4    7:invokespecial   #20  <Method void Random()>

    //    5   10:astore_2        

        StringBuilder result = new StringBuilder();

    //    6   11:new             #21  <Class StringBuilder>

    //    7   14:dup             

    //    8   15:invokespecial   #23  <Method void StringBuilder()>

    //    9   18:astore_3        

        for(int i = 0; i < 10; i++)

    //*  10   19:iconst_0        

    //*  11   20:istore          4

    //*  12   22:goto            47

        {

            result.append(rand.nextInt(1000));

    //   13   25:aload_3         

    //   14   26:aload_2         

    //   15   27:sipush          1000

    //   16   30:invokevirtual   #24  <Method int Random.nextInt(int)>

    //   17   33:invokevirtual   #28  <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>

    //   18   36:pop             

            result.append(" ");

    //   19   37:aload_3         

    //   20   38:ldc1            #32  <String " ">

    //   21   40:invokevirtual   #34  <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>

    //   22   43:pop             

        }

    //   23   44:iinc            4  1

    //   24   47:iload           4

    //   25   49:bipush          10

    //   26   51:icmplt          25

        System.out.println(result.toString());

    //   27   54:getstatic       #37  <Field PrintStream System.out>

    //   28   57:aload_3         

    //   29   58:invokevirtual   #43  <Method String StringBuilder.toString()>

    //   30   61:invokevirtual   #47  <Method void PrintStream.println(String)>

    //   31   64:return          

    }

}

从上面的反编译结果可以看出,创建StringBuilder的代码被放在了for语句外。虽然这样处理在源程序中看起来复杂,但却换来了更高的效率,同时消耗的资源也更少了。

在使用StringBuilder时要注意,尽量不要"+"和StringBuilder混着用,否则会创建更多的StringBuilder对象,如下面代码所:

    for (int i = 0; i < 10; i++)

    {

        result.append(rand.nextInt(1000));

        result.append(" ");

    }

改成如下形式:

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

     result.append(rand.nextInt(1000) + " ");

}

则反编译后的结果如下:

在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  - xiaotot - 享受编码 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  - xiaotot - 享受编码

   for(int i = 0; i < 10; i++)

  //*  10   19:iconst_0        

  //*  11   20:istore          4

  //*  12   22:goto            65

   {

    result.append((new StringBuilder(String.valueOf(rand.nextInt(1000)))).append(" ").toString());

  //   13   25:aload_3         

  //   14   26:new             #21  <Class StringBuilder>

  //   15   29:dup             

  在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  - xiaotot - 享受编码 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  - xiaotot - 享受编码

从上面的代码可以看出,Java编译器将"+"编译成了StringBuilder,这样for语句每循环一次,又创建了一个StringBuilder对象。

    如果将上面的代码在JDK1.4下编译,必须将StringBuilder改为StringBuffer,而JDK1.4将"+"转换为StringBuffer(因为JDK1.4并没有提供StringBuilder类)。StringBuffer和StringBuilder的功能基本一样,只是StringBuffer是线程安全的,而StringBuilder不是线程安全的。因此,StringBuilder的效率会更高。

///////////////////////////////////////////////////////////////////////////

对于 String s = "abc";
String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;
System.out.println(ss);
这种“字符串常量+字符串引用+字符串常量”的形式,楼主的结论“在Java中无论使用何种方式进行字符串连接,实际上都使用的是StringBuilder。”可以成立,但此结论具有片面性。
如果换成这种情况:
String ss = "ok" + "xyz" + 5;
System.out.println(ss);

下面是它的JVM指令:
public class com.zte.TestJP extends java.lang.Object{
public com.zte.TestJP();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #8; //Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return

public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: ldc #16; //String okxyz5
2: astore_1
3: getstatic #18; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
6: aload_1
7: invokevirtual #24; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/St
ring;)V
10: return

}
这里并没有产生StringBulider对象,因为JVM编译器对于"ok" + s + "xyz" + 5;的处理方式和对于"ok" + "xyz" + 5;不一样,后者在编译期的值就可以确定下来,因为都是字符串常量。故在程序运行期不会产生StringBulider对象,而前者不同,s的值在编译期无法确定,所以JVM就会在运行期产生StringBulider对象来进行append。

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