不建议在for循环中使用"+"进行字符串拼接

1. 字符串拼接

        字符串,是 Java 中最常用的一个数据类型了。字符串拼接是我们在Java代码中比较经常要做的事情,就是把多个字符串拼接到一起。

        我们都知道,String是Java中一个不可变的类,所以他一旦被实例化就无法被修改。但是,既然字符串是不可变的,那么字符串拼接又是怎么回事呢?

        其实,所有的所谓字符串拼接,都是重新生成了一个新的字符串。下面一段字符串拼接代码:

        其实最后我们得到的s已经是一个新的字符串了。如下图:

        s中保存的是一个重新创建出来的String对象的引用。那么,在Java中,到底如何进行字符串拼接呢?字符串拼接有很多种方式,这里简单介绍几种比较常用的。

1)使用+拼接字符串

            在Java中,拼接字符串最简单的方式就是直接使用符号+来拼接。如:

            特别说明一点,有人把Java中使用+拼接字符串的功能理解为运算符重载。其实并不是,Java是不支持运算符重载的。这其实只是Java提供的一个语法糖。后面再详细介绍。

2)concat

            除了使用+拼接字符串之外,还可以使用String类中的方法concat方法来拼接字符串。如:

3)StringBuffer

            关于字符串,Java中除了定义了一个可以用来定义字符串常量的String类以外,还提供了可以用来定义字符串变量的StringBuffer类,它的对象是可以扩充和修改的。使用StringBuffer可以方便的对字符串进行拼接。如:

4)StringBuilder

        除了StringBuffer以外,还有一个类StringBuilder也可以使用,其用法和StringBuffer类似。如:

5)StringUtils.join

            除了JDK中内置的字符串拼接方法,还可以使用一些开源类库中提供的字符串拼接方法名,如apache.commons中提供的StringUtils类,其中的join方法可以拼接字符串。

        简单说一下,StringUtils中提供的join方法,最主要的功能是:将数组或集合以某拼接符拼接到一起形成新的字符串,如:

        并且,Java8中的String类中也提供了一个静态的join方法,用法和StringUtils.join类似。

            以上就是比较常用的五种在Java种拼接字符串的方式,那么到底哪种更好用呢?为什么阿里巴巴Java开发手册中不建议在循环体中使用+进行字符串拼接呢?接下来我们就来分析一下以上五种方式的底层原理,再来分析到底哪种更好。

2. 使用+拼接字符串的实现原理

        把上面使用+的代码反编译后的内容如下,反编译工具为jad。

            通过查看反编译以后的代码,我们可以发现,原来字符串常量在拼接过程中,是将String转成了StringBuilder后,使用其append方法进行处理的。那么也就是说,Java中的+对字符串的拼接,其实现原理是使用StringBuilder.append。

3.concat是如何实现的

            我们再来看一下concat方法的源代码,看一下这个方法又是如何实现的。

                这段代码首先创建了一个字符数组,长度是已有字符串和待拼接字符串的长度之和,再把两个字符串的值复制到新的字符数组中,并使用这个字符数组创建一个新的String对象并返回。

    通过源码我们也可以看到,经过concat方法,其实是new了一个新的String,这也就呼应到前面我们说的字符串的不变性问题上了。

4. StringBuffer和StringBuilder

            和String类类似,StringBuilder类也封装了一个字符数组,定义如下:char[] value;

            与String不同的是,它并不是final的,所以他是可以修改的。另外,与String不同,字符数组中不一定所有位置都已经被使用,它有一个实例变量,表示数组中已经使用的字符个数,定义如下:int count;

            其append源码如下:

            该类继承了AbstractStringBuilder类,看下其append方法:

        append会直接拷贝字符到内部的字符数组中,如果字符数组长度不够,会进行扩展。

        StringBuffer和StringBuilder类似,最大的区别就是StringBuffer是线程安全的,看一下StringBuffer的append方法。

        该方法使用synchronized进行声明,说明是一个线程安全的方法。而StringBuilder则不是线程安全的。

5. StringUtils.join是如何实现的

        通过查看StringUtils.join的源代码,我们可以发现,其实他也是通过StringBuilder来实现的。

6. 效率比较

        既然有这么多种字符串拼接的方法,那么到底哪一种效率最高呢?我们来简单对比一下。

            我们使用形如以上形式的代码,分别测试下五种字符串拼接代码的运行时间。得到结果如下:

    从结果可以看出,用时从短到长的对比是:

        StringBuilder < StringBuffer < concat < + < StringUtils.join

        StringBuffer在StringBuilder的基础上,做了同步处理,所以在耗时上会相对多一些,这个很好理解。

        StringUtils.join也是使用了StringBuilder,并且其中还是有很多其他操作,所以耗时较长,这个也容易理解。其实StringUtils.join更擅长处理字符串数组或者列表的拼接。

            那么问题来了,前面我们分析过,其实使用+拼接字符串的实现原理也是使用的StringBuilder,那为什么结果相差这么多,高达1000多倍呢?我们再把以下代码反编译下:

        反编译后代码如下:

        反编译后的代码,在for循环中,每次都是new了一个StringBuilder,然后再把String转成StringBuilder,再进行append。

而频繁的新建对象当然要耗费很多时间了,不仅仅会耗费时间,频繁的创建对象,还会造成内存资源的浪费。

所以,阿里巴巴Java开发手册建议:循环体内,字符串的连接方式,使用 StringBuilder 的 append 方法进行扩展。而不要使用+。


参考:https://mp.weixin.qq.com/s/nqWhYc-0EJLBPFvbcAgGaA

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