StringBuilder和+加号的性能比较及分析

java9引入了StringConcatFactory,产生了很多变化,我们先来看JDK1.8

JDK1.8

代码示例

    public void test() {
        String a = "a" + "b";

        // 单行+
        String c = "c" + a + a;

        // 单行append
        StringBuilder builder = new StringBuilder("c");
        builder.append(a).append(a);

        // 多行+
        c += a;
        c += a;

        // for循环append
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            builder.append(a);
        }

        // for循环+
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            String x = c + a;
        }
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            c += a;
        }
    }

字节码

// class version 52.0 (52)
// access flags 0x21
public class com/zhangyue/momr/api/service/Test {

  // compiled from: Test.java

  // access flags 0x1
  public <init>()V
   L0
    LINENUMBER 7 L0
    ALOAD 0
    INVOKESPECIAL java/lang/Object.<init> ()V
    RETURN
   L1
    LOCALVARIABLE this Lcom/zhangyue/momr/api/service/Test; L0 L1 0
    MAXSTACK = 1
    MAXLOCALS = 1

  // access flags 0x1
  public test()V
   L0
    LINENUMBER 9 L0
    LDC "ab"
    ASTORE 1
   L1
    LINENUMBER 12 L1
    NEW java/lang/StringBuilder
    DUP
    INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder.<init> ()V
    LDC "c"
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.toString ()Ljava/lang/String;
    ASTORE 2
   L2
    LINENUMBER 15 L2
    NEW java/lang/StringBuilder
    DUP
    LDC "c"
    INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder.<init> (Ljava/lang/String;)V
    ASTORE 3
   L3
    LINENUMBER 16 L3
    ALOAD 3
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    POP
   L4
    LINENUMBER 19 L4
    NEW java/lang/StringBuilder
    DUP
    INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder.<init> ()V
    ALOAD 2
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.toString ()Ljava/lang/String;
    ASTORE 2
   L5
    LINENUMBER 20 L5
    NEW java/lang/StringBuilder
    DUP
    INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder.<init> ()V
    ALOAD 2
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.toString ()Ljava/lang/String;
    ASTORE 2
   L6
    LINENUMBER 23 L6
    ICONST_1
    ISTORE 4
   L7
   FRAME FULL [com/zhangyue/momr/api/service/Test java/lang/String java/lang/String java/lang/StringBuilder I] []
    ILOAD 4
    LDC 100000
    IF_ICMPGT L8
   L9
    LINENUMBER 24 L9
    ALOAD 3
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    POP
   L10
    LINENUMBER 23 L10
    IINC 4 1
    GOTO L7
   L8
    LINENUMBER 28 L8
   FRAME CHOP 1
    ICONST_1
    ISTORE 4
   L11
   FRAME APPEND [I]
    ILOAD 4
    LDC 100000
    IF_ICMPGT L12
   L13
    LINENUMBER 29 L13
    NEW java/lang/StringBuilder
    DUP
    INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder.<init> ()V
    ALOAD 2
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.toString ()Ljava/lang/String;
    ASTORE 5
   L14
    LINENUMBER 28 L14
    IINC 4 1
    GOTO L11
   L12
    LINENUMBER 31 L12
   FRAME CHOP 1
    ICONST_1
    ISTORE 4
   L15
   FRAME APPEND [I]
    ILOAD 4
    LDC 100000
    IF_ICMPGT L16
   L17
    LINENUMBER 32 L17
    NEW java/lang/StringBuilder
    DUP
    INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder.<init> ()V
    ALOAD 2
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    ALOAD 1
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
    INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.toString ()Ljava/lang/String;
    ASTORE 2
   L18
    LINENUMBER 31 L18
    IINC 4 1
    GOTO L15
   L16
    LINENUMBER 34 L16
   FRAME CHOP 1
    RETURN
   L19
    LOCALVARIABLE i I L7 L8 4
    LOCALVARIABLE i I L11 L12 4
    LOCALVARIABLE i I L15 L16 4
    LOCALVARIABLE this Lcom/zhangyue/momr/api/service/Test; L0 L19 0
    LOCALVARIABLE a Ljava/lang/String; L1 L19 1
    LOCALVARIABLE c Ljava/lang/String; L2 L19 2
    LOCALVARIABLE builder Ljava/lang/StringBuilder; L3 L19 3
    MAXSTACK = 3
    MAXLOCALS = 6

  // access flags 0x9
  public static main([Ljava/lang/String;)V
   L0
    LINENUMBER 37 L0
    NEW com/zhangyue/momr/api/service/Test
    DUP
    INVOKESPECIAL com/zhangyue/momr/api/service/Test.<init> ()V
    INVOKEVIRTUAL com/zhangyue/momr/api/service/Test.test ()V
   L1
    LINENUMBER 38 L1
    RETURN
   L2
    LOCALVARIABLE args [Ljava/lang/String; L0 L2 0
    MAXSTACK = 2
    MAXLOCALS = 1
}
  1. 首先String a = "a" + "b";可以看到LDC "ab",证明编译器在编译阶段就直接做了优化
  2. String c = "c" + a + a;可以看到优化成了一个StringBuilder,然后做了3次append
  3. 当你把多个+写在同一行拼接多次时,是一个StringBuilder做多次append(加号的数量+1);当写成多行的时候,会new多个StringBuilder
  4. 在for循环中使用+时,每次循环都会new一个StringBuilder
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            builder.append(a);
        }
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            String x = c + a;
        }
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            c += a;
        }

第三个for循环跟前两个相比性能差距巨大,但是看字节码长得都差不多,这是为什么呢?
第二个和第三个for循环里的代码都等价于new StringBuilder().append(c).append(a);但是最后一个for循环的append(c)里的c是在不断变大的,append底层调用的是System.arraycopy,在每次循环都append一个比较大的字符串,性能是很差的

测试单行StringBuilder和+拼接的运行时间

    public void test() {
        String a = "a" + "b";
        String c = "c" + a;

        long t3 = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            StringBuilder builder = new StringBuilder(c);
            builder.append(a).append(a);
        }
        long t4 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(t4 - t3);

        long t1 = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            String x = c + a + a;
        }
        long t2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(t2 - t1);
    }

结果可以看到基本是一样的

24
19

测试for循环中append和+的运行时间

    public void test() {
        String a = "a" + "b";
        String c = "c" + a;

        StringBuilder builder = new StringBuilder(c);
        long t3 = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            builder.append(a);
        }
        long t4 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(t4 - t3);

        long t1 = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 1; i <= 100000; i++) {
            c += a;
        }
        long t2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(t2 - t1);
    }

结果可以看到+的运行时间特别的长

9
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