StringBuider 在什么條件下使用效率更高?

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引言

都說 StringBuilder 在處理字符串拼接上效率要強(qiáng)于 String，但有時候我們的理解可能會存在一定的偏差。

最近我在測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入效率的時候就發(fā)現(xiàn)我以前對 StringBuilder 的部分理解是錯誤的。后來我通過實(shí)踐測試 + 找原理 的方式搞清楚了這塊的邏輯。現(xiàn)在將過程分享給大家

測試用例

我們的代碼在循環(huán)中拼接字符串一般有兩種情況

• 第一種就是每次循環(huán)將對象中的幾個字段拼接成一個新字段，再賦值給對象

• 第二種操作是在循環(huán)外創(chuàng)建一個字符串對象，每次循環(huán)向該字符串拼接新的內(nèi)容。循環(huán)結(jié)束后得到拼接好的字符串

對于這兩種情況，我創(chuàng)建了兩個對照組

第一組：

在每次 For 循環(huán)中拼接字符串，即拼即用、用完即毀。分別使用 String 和 StringBuilder 拼接

/**
?*?循環(huán)內(nèi)?String?拼接字符串，一次循環(huán)后銷毀
?*/
public?static?void?useString(){
????for?(int?i?=?0;?i?????????String?str?=?str1?+?i?+?str2?+?i?+?str3?+?i?+?str4?;
????}
}

/**
?*?循環(huán)內(nèi)?使用?StringBuilder?拼接字符串，一次循環(huán)后銷毀
?*/
public?static?void?useStringBuilder(){
????for?(int?i?=?0;?i?????????StringBuilder?sb?=?new?StringBuilder();
????????String?s?=?sb.append(str1).append(i).append(str2).append(i).append(str3).append(i).append(str4).toString();
????}
}

第二組：

多次 For 循環(huán)拼接一個字符串，循環(huán)結(jié)束后使用字符串，使用后由垃圾回收器回收。也是分別使用 String 和 StringBuilder 拼接

/**
?*?多次循環(huán)拼接成一個字符串?用 String，這篇推薦看下：不能用 + 拼接字符串？
?*/
public?static?void?useStringSpliceOneStr?(){
????String?str?=?"";
????for?(int?i?=?0;?i?????????str?+=?str1?+?str2?+?str3?+?str4?+?i;
????}
}

/**
?*?多次循環(huán)拼接成一個字符串?用?StringBuilder
?*/
public?static?void?useStringBuilderSpliceOneStr(){
????StringBuilder?sb?=?new?StringBuilder();
????for?(int?i?=?0;?i?????????sb.append(str1).append(str2).append(str3).append(str4).append(i);
????}
}

為了保證測試質(zhì)量，在每個測試項目進(jìn)行前。線程休息 2s，之后空跑 5 次熱身。最后執(zhí)行 5 次求平均時間的方式計算時間

public?static?int?executeSometime(int?kind,?int?num)?throws?InterruptedException?{
????Thread.sleep(2000);
????int?sum?=?0;
????for?(int?i?=?0;?i?????????long?begin?=?System.currentTimeMillis();

????????switch?(kind){
????????????case?1:
????????????????useString();
????????????????break;
????????????case?2:
????????????????useStringBuilder();
????????????????break;
????????????case?3:
????????????????useStringSpliceOneStr();
????????????????break;
????????????case?4:
????????????????useStringBuilderSpliceOneStr();
????????????????break;
????????????default:
????????????????return?0;
????????}

????????long?end?=?System.currentTimeMillis();

????????if(i?>?5){
????????????sum?+=?(end?-?begin);
????????}
????}
????return?sum?/?num;
}

主方法

public?class?StringTest?{
????public?static?final?int?CYCLE_NUM_BIGGER?=?10_000_000;
????public?static?final?int?CYCLE_NUM_LOWER?=?10_000;
????public?static?final?String?str1?=?"張三";
????public?static?final?String?str2?=?"李四";
????public?static?final?String?str3?=?"王五";
????public?static?final?String?str4?=?"趙六";


????public?static?void?main(String[]?args)?throws?InterruptedException?{
????????int?time?=?0;
????????int?num?=?5;

????????time?=?executeSometime(1,?num);
????????System.out.println("String拼接?"+?CYCLE_NUM_BIGGER?+"?次，"?+?num?+?"次平均時間："?+?time?+?"?ms");

????????time?=?executeSometime(2,?num);
????????System.out.println("StringBuilder拼接?"+?CYCLE_NUM_BIGGER?+"?次，"?+?num?+?"次平均時間："?+?time?+?"?ms");

????????time?=?executeSometime(3,?num);
????????System.out.println("String拼接單個字符串?"+?CYCLE_NUM_LOWER?+"?次，"?+?num?+?"次平均時間："?+?time?+?"?ms");

????????time?=?executeSometime(4,?num);
????????System.out.println("StringBuilder拼接單個字符串?"+?CYCLE_NUM_LOWER?+"?次，"?+?num?+?"次平均時間："?+?time?+?"?ms");

????}
}?

測試結(jié)果

測試結(jié)果如下

結(jié)果分析

第一組

10_000_000 次循環(huán)拼接，在循環(huán)內(nèi)使用 String 和 StringBuilder 的效率是一樣的！為什么呢？看下這篇：不能用 + 拼接字符串？?你就清楚了。關(guān)注Java技術(shù)棧公眾號回復(fù)Java獲取更多Java干貨教程。

使用 javap -c StringTest.class 反編譯查看兩個方法編譯后的文件：

可以發(fā)現(xiàn) String 方法拼接字符串編譯器優(yōu)化后使用的就是 StringBuilder、因此用例1 和用例2 的效率是一樣的。

第二組

第二組的結(jié)果就是大家喜聞樂見的了，由于 10_000_000 次循環(huán)String 拼接實(shí)在太慢所以我采用了 10_000 次拼接來分析。

分析用例3：雖然編譯器會對 String 拼接做優(yōu)化，但是它每次在循環(huán)內(nèi)創(chuàng)建 StringBuilder 對象，在循環(huán)內(nèi)銷毀。

下次循環(huán)他有創(chuàng)建。相比較用例4在循環(huán)外創(chuàng)建，多了 n 次 new 對象、銷毀對象的操作、n - 1 次將 StringBuilder 轉(zhuǎn)換成 String 的操作 。效率低也是理所應(yīng)當(dāng)了。

擴(kuò)展

第一組的測試還有一種寫法：

/**
?*?循環(huán)內(nèi)?使用?StringBuilder?拼接字符串，一次循環(huán)后銷毀
?*/
public?static?void?useStringBuilderOut(){
????StringBuilder?sb?=?new?StringBuilder();
????for?(int?i?=?0;?i?//????????????sb.setLength(0);
????????sb.delete(0,?sb.length());
????????String?s?=?sb.append(str1).append(i).append(str2).append(i).append(str3).append(i).append(str4).toString();
????}
}

循環(huán)外創(chuàng)建 StringBuilder 每次循環(huán)開始的時候清空 StringBuilder 的內(nèi)容然后拼接。這種寫法無論使用 sb.setLength(0); 還是 sb.delete(0, sb.length()); 效率都比直接在循環(huán)內(nèi)使用 String / StringBuilder 慢。

奈何才疏學(xué)淺我一直想不明白為什么他慢。我猜測是 new 對象的速度比重置長度慢，于是這樣測試了以下：

public?static?void?createStringBuider()?{
????for?(int?i?=?0;?i?????????StringBuilder?sb?=?new?StringBuilder();
????}
}

public?static?void?cleanStringBuider()?{
????StringBuilder?sb?=?new?StringBuilder();
????for?(int?i?=?0;?i?????????sb.delete(0,?sb.length());
????}
}

但是結(jié)果是 cleanStringBuider 更快。

結(jié)論

• 編譯器會將 String 拼接優(yōu)化成使用 StringBuilder，但是還是有一些缺陷的。主要體現(xiàn)在循環(huán)內(nèi)使用字符串拼接，編譯器不會創(chuàng)建單個 StringBuilder 以復(fù)用

• 對于多次循環(huán)內(nèi)拼接一個字符串的需求：StringBuilder 很快，因?yàn)槠浔苊饬?n 次 new 對象、銷毀對象的操作，n - 1 次將 StringBuilder 轉(zhuǎn)換成 String 的操作

• StringBuilder 拼接不適用于循環(huán)內(nèi)每次拼接即用的操作方式。因?yàn)榫幾g器優(yōu)化后的 String 拼接也是使用 StringBuilder 兩者的效率一樣。后者寫起來還方便...

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