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深入分析Java使用+和StringBuilder进行字符串拼接的差异

发布时间:2016-12-5 8:40:38 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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转自:http://bsr1983.iteye.com/blog/1935856 String a="a"; String b="b"; String d="d"; String c = a+b+d; !!!   只会new 一个stringBuilder对象!并进行2次append操作,能后在调用stringBuilder的tostring方法,返回给string对象 !!!   如果是for 循环中的+, 每循环一次new 一个Stringbuilder对象! 连+,最后一个分号只创建一个StringBuilder 一旦连接操作由多条语句执行,就是一条语句一个StringBuilder 只有在循环时使用+来拼接会产生此类问题,如果在非循环下,+和StringBuilder之类的基本没有任何分别。 如果在编写代码的过程中大量使用+进行字符串评价还是会对性能造成比较大的影响,但是使用的个数在1000以下还是可以接受的,大于10000的话,执行时间将可能超过1s,会对性能产生较大影响。 深入分析Java使用+和StringBuilder进行字符串拼接的差异          今天看到有网友在我的博客留言,讨论java中String在进行拼接时使用+和StringBuilder和StringBuffer中的执行速度差异很大,而且之前看的书上说java在编译的时候会自动将+替换为StringBuilder或StringBuffer,但对于这些我都没有做深入的研究,今天准备花一点时间,仔细研究一下。        首先看一下java编译器在编译的时候自动替换+为StringBuilder或StringBuffer的部分,代码如下。        测试环境为win764位系统,8G内存,CPU为 i5-3470,JDK版本为32位的JDK1.6.0_38        第一次使用的测试代码为:           Java代码   public static void main(String[] args) {       // TODO Auto-generated method stub       String demoString="";       int execTimes=10000;       if(args!=null&&args.length>0)       {           execTimes=Integer.parseInt(args[0]);       }       System.out.println("execTimes="+execTimes);       long starMs=System.currentTimeMillis();       for(int i=0;i<execTimes;i++)       {           demoString=demoString+i;       }       long endMs=System.currentTimeMillis();       System.out.println("+ exec millis="+(endMs-starMs));    }        输入不同参数时的执行时间如下: Java代码   C:\>java StringAppendDemo 100  execTimes=100  + exec millis=0  C:\>java StringAppendDemo 1000  execTimes=1000  + exec millis=6  C:\>java StringAppendDemo 10000  execTimes=10000  + exec millis=220  C:\>java StringAppendDemo 100000  execTimes=100000  + exec millis=44267     可以看到,输入的参数为10000和100000时,其执行时间从0.2秒到了44秒。 我们先使用javap命令看一下编译后的代码: javap –c StringAppendDemo 这里我摘录了和循环拼接字符串有关的那部分代码,具体为:    Java代码   51:  lstore_3    52:  iconst_0    53:  istore  5    55:  iload   5    57:  iload_2    58:  if_icmpge       87    61:  new     #5; //class java/lang/StringBuilder    64:  dup    65:  invokespecial   #6; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V    68:  aload_1    69:  invokevirtual   #8; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;    72:  iload   5    74:  invokevirtual   #9; //Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;    77:  invokevirtual   #10; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;    80:  astore_1    81:  iinc    5, 1    84:  goto    55     可以看到,之前的+的确已经被编译为了StringBuilder对象的append方法。通过这里的字节码可以看到,对于每一个+都将被替换为一个StringBuilder而不是我所想象的只生成一个对象。也就是说,如果有10000个+号就会生成10000个StringBuilder对象。具体参看上面字节码的第88行,此处是执行完一次循环以后,再次跳转到55行去执行。 接着,我们把再写一个使用StringBuilder直接实现的方式,看看有什么不一样。 具体代码为: Java代码   public class StringBuilderAppendDemo {         public static void main(String[] args) {         // TODO Auto-generated method stub         String demoString="";         int execTimes=10000;         if(args!=null&&args.length>0)         {             execTimes=Integer.parseInt(args[0]);         }         System.out.println("execTimes="+execTimes);         long starMs=System.currentTimeMillis();         StringBuilder strBuilder=new StringBuilder();         for(int i=0;i<execTimes;i++)         {             strBuilder.append(i);         }         long endMs=System.currentTimeMillis();         System.out.println("StringBuilder exec millis="+(endMs-starMs));      }  }     和上次一样的参数,看看执行时间的差异 Java代码   C:\>java StringBuilderAppendDemo 100  execTimes=100  StringBuilder exec millis=0  C:\>java StringBuilderAppendDemo 1000  execTimes=1000  StringBuilder exec millis=1  C:\>java StringBuilderAppendDemo 10000  execTimes=10000  StringBuilder exec millis=1  C:\>java StringBuilderAppendDemo 100000  execTimes=100000  StringBuilder exec millis=5     可以看到,这里的执行次数上升以后,执行时间并没有出现大幅度的增加,那我们在看一下编译后的字节码。 Java代码   51:  lstore_3   52:  new     #5; //class java/lang/StringBuilder   55:  dup   56:  invokespecial   #6; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V   59:  astore  5   61:  iconst_0   62:  istore  6   64:  iload   6   66:  iload_2   67:  if_icmpge       84   70:  aload   5   72:  iload   6   74:  invokevirtual   #9; //Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;   77:  pop   78:  iinc    6, 1   81:  goto    64     通过字节码可以看到,整个循环拼接过程中,只在56行对StringBuilde对象进行了一次初始化,以后的拼接操作的循环都是从64行开始,然后到81行进行goto 64再次循环。 为了证明我们的推断,我们需要看看虚拟机中是否是这么实现的。 参考代码:http://www.docjar.com/html/api/com/sun/tools/javac/jvm/Gen.java.html 具体的方法,标红的地方就是在语法树处理过程中的一个用来处理字符串拼接“+”号的例子,其他部分进行的处理也类似,我们只保留需要的部分   Java代码   public void visitAssignop(JCAssignOp tree) {   OperatorSymbol operator = (OperatorSymbol) tree.operator;   Item l;   if (operator.opcode == string_add) {   // Generate code to make a string buffer   makeStringBuffer(tree.pos());      // Generate code for first string, possibly save one   // copy under buffer   l = genExpr(tree.lhs, tree.lhs.type);   if (l.width() > 0) {   code.emitop0(dup_x1 + 3 * (l.width() - 1));   }      // Load first string and append to buffer.   l.load();   appendString(tree.lhs);      // Append all other strings to buffer.   appendStrings(tree.rhs);      // Convert buffer to string.   bufferToString(tree.pos());   }    剩余代码已删除。   而具体把+转换为StringBuilder的方法为:   Java代码   void makeStringBuffer(DiagnosticPosition pos) {   code.emitop2(new_, makeRef(pos, stringBufferType));   code.emitop0(dup);   callMethod(   pos, stringBufferType, names.init, List.<Type>nil(), false);   }       看标红出的代码可以知道,此处调用了stringBufferType的init方法来进行初始化。 看到此处有同学一定会有疑问,刚刚的字节码不是显示替换成StringBuilder了吗?原因在这里: 看protected Gen(Context context)(95行)这个方法的代码,发现其中包含了stringBufferType变量的初始化: stringBufferType = target.useStringBuilder() ? syms.stringBuilderType                 : syms.stringBufferType;(108、109、110行) 通过一个三目运算符,根据当前的编译的目标JDK是否启用了StringBuilder来设置stringBufferType的真正类型。 回到处理“+”的代码,调用完makeStringBuffer方法后接着调用appendStrings方法和bufferToString方法。具体代码如下   Java代码   /** Add all strings in tree to string buffer.  */   void appendStrings(JCTree tree) {   tree = TreeInfo.skipParens(tree);   if (tree.getTag() == JCTree.PLUS && tree.type.constValue() == null) {   JCBinary op = (JCBinary) tree;   if (op.operator.kind == MTH &&   ((OperatorSymbol) op.operator).opcode == string_add) {   appendStrings(op.lhs);   appendStrings(op.rhs);   return;   }   }   genExpr(tree, tree.type).load();   appendString(tree);   }      /** Convert string buffer on tos to string.  */   void bufferToString(DiagnosticPosition pos) {   callMethod(   pos,   stringBufferType,   names.toString,   List.<Type>nil(),   false);   }       这里其实就是将字符串进行了缓存,接着通过调用stringBufferType的toString()方法把StringBuilder中的字符转换为一个字符串对象。 接着我们通过visualvm工具看看上述两个例子运行过程中的内存使用和垃圾回收情况,visualvm工具路径为JDK根目录\bin\jvisualvm.exe 执行使用+操作符进行拼接的监视情况如下   可以看到在运行过程中,虚拟机进行了52871次GC操作共耗费了49.278s,也就是说,运行时间的很大一部分是花在了垃圾回收上。 内存使用情况如下:   可以看到内存的占用大小也在忽上忽下,同样是垃圾回收的表现。 至于第二个例子,因为运行时间仅仅在4毫秒所有,vistalvm还来不及捕捉就执行完毕了,没有捕捉到相关的执行数据。       综上所述,如果在编写代码的过程中大量使用+进行字符串评价还是会对性能造成比较大的影响,但是使用的个数在1000以下还是可以接受的,大于10000的话,执行时间将可能超过1s,会对性能产生较大影响。如果有大量需要进行字符串拼接的操作,最好还是使用StringBuffer或StringBuilder进行。

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