StringBuider 在什么條件下、如何使用效率更高？

引言

都說(shuō) StringBuilder 在處理字符串拼接上效率要強(qiáng)于 String，但有時(shí)候我們的理解可能會(huì)存在一定的偏差。最近我在測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)入效率的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)我以前對(duì) StringBuilder 的部分理解是錯(cuò)誤的。

后來(lái)我通過(guò)實(shí)踐測(cè)試 + 找原理 的方式搞清楚了這塊的邏輯?，F(xiàn)在將過(guò)程分享給大家

測(cè)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(duì)象中的幾個(gè)字段拼接成一個(gè)新字段，再賦值給對(duì)象
• 第二種操作是在循環(huán)外創(chuàng)建一個(gè)字符串對(duì)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(duì)于這兩種情況，我創(chuàng)建了兩個(gè)對(duì)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(gè)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(gè)字符串?用?String
?????*/
????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(gè)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(cè)試質(zhì)量，在每個(gè)測(cè)試項(xiàng)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(shí)間的方式計(jì)算時(shí)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(shí)間："?+?time?+?"?ms");

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

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

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

????}
}????

測(cè)試結(jié)果

測(cè)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？

使用 javap -c StringTest.class 反編譯查看兩個(gè)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(lè)見(jiàn)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(lái)分析。

分析用例3：雖然編譯器會(huì)對(duì) String 拼接做優(yōu)化，但是它每次在循環(huán)內(nèi)創(chuàng)建 StringBuilder 對(duì)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(duì)象、銷毀對(duì)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(cè)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(kāi)始的時(shí)候清空 StringBuilder 的內(nèi)容然后拼接。這種寫法無(wú)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(cè)是 new 對(duì)象的速度比重置長(zhǎng)度慢，于是這樣測(cè)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。讓我摸不著頭腦

如果有大神看到希望可以幫忙分析分析

結(jié)論

編譯器會(huì)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(huì)創(chuàng)建單個(gè) StringBuilder 以復(fù)用

對(duì)于多次循環(huán)內(nèi)拼接一個(gè)字符串的需求：StringBuilder 很快，因?yàn)槠浔苊饬?n 次 new 對(duì)象、銷毀對(duì)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(lái)還方便...