Java 字符串的拼接詳解

更新時間：2016年08月31日 14:40:45 投稿：lqh

本文主要介紹Java 字符串的拼接知識內容，這里整理了相關資料，及簡單的示例代碼，有興趣的小伙伴可以參考下

工作日忙于項目的邏輯實現(xiàn)，周六有點時間，從書柜里拿出厚厚的英文版Thinking In Java，讀到了字符串對象的拼接。參考著這本書做個翻譯，加上自己思考的東西，寫上這篇文章記錄一下。

不可變的String對象

在Java中,String對象是不可變的(Immutable)。在代碼中，可以創(chuàng)建多個某一個String對象的別名。但是這些別名都是的引用是相同的。

比如s1和s2都是”droidyue.com”對象的別名，別名保存著到真實對象的引用。所以s1 = s2

String s1 = "droidyue.com";
String s2 = s1;
System.out.println("s1 and s2 has the same reference =" + (s1 == s2));

Java中僅有的重載運算符

在Java中，唯一被重載的運算符就是字符串的拼接相關的。+,+=。除此之外，Java設計者不允許重載其他的運算符。

拼接剖析

真的有性能代價么

了解了上面兩點，可能會有這樣的思考，既然Sting對象不可變，那么多個（三個及以上）字符串拼接必然產生多余的中間String對象。

String userName = "Andy";
String age = "24";
String job = "Developer";
String info = userName + age + job;

要得到上面的info，就會userName和age拼接生成臨時一個String對象t1,內容為Andy24，然后有t1和job拼接生成最終我們需要的info對象，這其中，產生了一個中間的t1，而且t1創(chuàng)建之后，沒有主動回收，勢必會占一定的空間。如果是一個很多(假設上百個，多見于對對象的toString的調用)字符串的拼接，那么代價就更大了，性能一下會降低很多。

編譯器的優(yōu)化處理

真的會有上面的性能代價么，字符串拼接這么常用，沒有特殊的處理優(yōu)化么，答案是有的，這個優(yōu)化進行在編譯器編譯.java到bytecode時。

一個Java程序如果想運行起來，需要經過兩個時期，編譯時和運行時。在編譯時，Java 編譯器(Compiler)將java文件轉換成字節(jié)碼。在運行時，Java虛擬機（JVM）運行編譯時生成的字節(jié)碼。通過這樣兩個時期，Java做到了所謂的一處編譯，處處運行。

我們實驗一下編譯期都做了哪些優(yōu)化，我們制造一段可能會出現(xiàn)性能代價的代碼。

public class Concatenation {
 public static void main(String[] args) {
   String userName = "Andy";
   String age = "24";
   String job = "Developer";
   String info = userName + age + job;
   System.out.println(info);
 }
}

對Concatenation.java進行編譯一下。得到Concatenation.class

javac Concatenation.java

然后我們使用javap反編譯一下編譯出來的Concatenation.class文件。javap -c Concatenation。如果沒有找到javap命令，請考慮將javap所在目錄加入環(huán)境變量或者使用javap的完整路徑。

17:22:04-androidyue~/workspace_adt/strings/src$ javap -c Concatenation
Compiled from "Concatenation.java"
public class Concatenation {
 public Concatenation();
  Code:
    0: aload_0
    1: invokespecial #1         // Method java/lang/Object."<init>":()V
    4: return    

 public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
    0: ldc      #2         // String Andy
    2: astore_1
    3: ldc      #3         // String 24
    5: astore_2
    6: ldc      #4         // String Developer
    8: astore_3
    9: new      #5         // class java/lang/StringBuilder
   12: dup
   13: invokespecial #6         // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
   16: aload_1
   17: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   20: aload_2
   21: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   24: aload_3
   25: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   28: invokevirtual #8         // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
   31: astore    4
   33: getstatic   #9         // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   36: aload     4
   38: invokevirtual #10         // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   41: return
}

其中，ldc，astore等為java字節(jié)碼的指令，類似匯編指令。后面的注釋使用了Java相關的內容進行了說明。我們可以看到上面有很多StringBuilder,但是我們在Java代碼里并沒有顯示地調用，這就是Java編譯器做的優(yōu)化，當Java編譯器遇到字符串拼接的時候，會創(chuàng)建一個StringBuilder對象，后面的拼接，實際上是調用StringBuilder對象的append方法。這樣就不會有我們上面擔心的問題了。

僅靠編譯器優(yōu)化？

既然編譯器幫我們做了優(yōu)化，是不是僅僅依靠編譯器的優(yōu)化就夠了呢，當然不是。
下面我們看一段未優(yōu)化性能較低的代碼

public void implicitUseStringBuilder(String[] values) {
 String result = "";
 for (int i = 0 ; i < values.length; i ++) {
   result += values[i];
 }
 System.out.println(result);
}

使用javac編譯，使用javap查看

public void implicitUseStringBuilder(java.lang.String[]);
  Code:
    0: ldc      #11         // String 
    2: astore_2
    3: iconst_0
    4: istore_3
    5: iload_3
    6: aload_1
    7: arraylength
    8: if_icmpge   38
   11: new      #5         // class java/lang/StringBuilder
   14: dup
   15: invokespecial #6         // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
   18: aload_2
   19: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   22: aload_1
   23: iload_3
   24: aaload
   25: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   28: invokevirtual #8         // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
   31: astore_2
   32: iinc     3, 1
   35: goto     5
   38: getstatic   #9         // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   41: aload_2
   42: invokevirtual #10         // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   45: return

其中8: if_icmpge 38 和35: goto 5構成了一個循環(huán)。8: if_icmpge 38的意思是如果JVM操作數(shù)棧的整數(shù)對比大于等于（i < values.length的相反結果）成立，則跳到第38行（System.out）。35: goto 5則表示直接跳到第5行。

但是這里面有一個很重要的就是StringBuilder對象創(chuàng)建發(fā)生在循環(huán)之間，也就是意味著有多少次循環(huán)會創(chuàng)建多少個StringBuilder對象，這樣明顯不好。赤裸裸地低水平代碼啊。

稍微優(yōu)化一下，瞬間提升逼格。

public void explicitUseStringBuider(String[] values) {
 StringBuilder result = new StringBuilder();
 for (int i = 0; i < values.length; i ++) {
   result.append(values[i]);
 }
}

對應的編譯后的信息

public void explicitUseStringBuider(java.lang.String[]);
  Code:
    0: new      #5         // class java/lang/StringBuilder
    3: dup
    4: invokespecial #6         // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
    7: astore_2
    8: iconst_0
    9: istore_3
   10: iload_3
   11: aload_1
   12: arraylength
   13: if_icmpge   30
   16: aload_2
   17: aload_1
   18: iload_3
   19: aaload
   20: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   23: pop
   24: iinc     3, 1
   27: goto     10
   30: return

從上面可以看出，13: if_icmpge 30和27: goto 10構成了一個loop循環(huán)，而0: new #5位于循環(huán)之外，所以不會多次創(chuàng)建StringBuilder.

總的來說，我們在循環(huán)體中需要盡量避免隱式或者顯式創(chuàng)建StringBuilder. 所以那些了解代碼如何編譯，內部如何執(zhí)行的人，寫的代碼檔次都比較高。

以上文章，如有錯誤，請批評指正。

以上就對Java 字符串的拼接的資料整理，后續(xù)繼續(xù)補充相關資料，謝謝大家對本站的支持！

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