String字符串拼接性能优化

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前言:

java.lang.String拼接操作是很常见的操作,这篇blog主要分析一下String拼接操作的性能优化。


我们最初使用的拼接方式应该是操作符拼接,也就是+。


我们先来看一下这种操作背后的原理,首先看一段代码。





可以看到,上述代码在编译之后,我们用javap -c命令反编译。

结果是String abc,也就是说静态字符串拼接,在编译期是有优化的,编译期生成的字节码已经是拼接之后的结果。这个时候性能是很高的。

我们再来看一下如果是变量拼接,又会怎样呢?




换了一段代码,编译之后,javap -c显示出现了StringBuilder。

这就说明在+拼接的底层,是StringBuilder实现的,整个过程是StringBuilder append之后toString。(Java9 改成了invokedynamic,StringConcatFactory.makeConcatWithConstants)

那么我们知道这个以后,应该想到什么呢?再来看一段代码



我解释一下这次javap -c指令的结果。

8代表循环开始,36代表goto结束循环。

那么可以看到StringBuilder对象是在循环内部创建的,也就是说循环多少次就会重复创建多少次StringBuilder对象去append操作。

聪明的读者已经明白了,在性能优化这部分,我们都知道一个概念,避免对象的重复创建会有效提高性能与节省内存开销。

所以我们在循环拼接的场景下,应该在循环体外部手动创建StringBuilder,再来。



现在我们可以看到,StringBuilder的new指令是在15-30之外,也就是这次循环只创建了一次StringBuilder,验证了指令的含义,达到了我们的预期效果。


现在我们总结一下以上分析:

1.String + 拼接变量操作底层由StringBuilder实现

2.循环操作应当使用StringBuilder替代+

3.在静态字符串拼接场景下,编译器有优化,生成字节码已经是拼接以后的结果。


ok,这个时候我们继续探索String拼接还有哪些实现


1.StringBuffer

StringBuffer和StringBuilder有什么区别呢?

StringBuffer是线程安全的,append等方法用synchronized修饰了,相当于线程安全的StringBuilder。


2.Joiner

Joiner是google guava类库推出的api,我们来看一下Joiner是如何拼接的。

引入guava依赖

<dependency>

<groupId>com.google.guava </groupId>

<artifactId>guava</artifactId>

<version>28.1-jre</version>

</dependency>


可以看到Joiner功能还是蛮强大的,可以支持初始化拼接常量、跳过null值,替换null值,map转String等。

我们来看一下Joiner的原理




可以看到,又是StringBuilder,所以Joiner是在StringBuilder基础上提供了很多便利的api。

那么在java8及以上版本里,jdk给了我们什么新的选择呢?

java8 拼接字符串新姿势

3.StringJoiner






可以看到,StringJoiner还是基于StringBuilder实现。

问题来了,为什么要推出这个新api呢?

原因其实是因为在8的语法中,stream流操作越来越多,使用StringJoiner可以简化字符串拼接的代码,更优雅高效。






Collectors.joining底层就是StringJoiner

上述操作如果用StringBuilder或者Joiner实现,相对来说会麻烦一些,基于stream流的生态,所以我们在这种拼接字符串的场景可以优先使用StringJoiner。


其实我发现一个特点,jdk很多新推的api,都是google guava先出的,像CompleableFuture与ListenableFuture,StringJoiner和Joiner等等。之后可能Lists.newArrayList这种也会借鉴到List包,jdk还是经常借鉴google实现的,或者说殊途同归,收拢到jdk自然是最利于开发者编程的。


梳理一下以上分析结论:

1.静态以及简单场景字符串拼接,使用+

2.循环拼接场景使用StringBuilder

3.特定场景如果Joiner更给力就使用Joiner(理论上StringJoiner都支持)

4.集合转String等操作搭配stream、StringJoiner优雅实现

5.String + 、Joiner、StringJoiner底层均为StringBuilder实现

6.StringBuffer是线程安全版本的StringBuilder

7.String +拼接在静态字符串场景下编译器会优化,生成的字节码是拼接后的字符串。