JAVA的字符串拼接與性能
概述：本文主要研究的是JAVA的字符串拼接的性能，原文中的測試代碼在功能上并不等價，導致concat的測試意義不大。不過原作者在評論欄給了新的concat結果，如果有興趣的同學建議自己修改代碼測試。
原文出處:http://www.venishjoe.net/2009/11/java-string-concatenation-and.html
在JAVA中拼接兩個字符串的最簡便的方式就是使用操作符”+”了。如果你用”+”來連接固定長度的字符串，可能性能上會稍受影響，但是如果你是在 循環中來”+”多個串的話，性能將指數倍的下降。假設有一個字符串，我們將對這個字符串做大量循環拼接操作，使用”+”的話將得到***的性能。但是究竟這 個性能有多差？如果我們同時也把StringBuffer,StringBuilder或String.concat()放入性能測試中，結果又會如何 呢？本文將會就這些問題給出一個答案！
我們將使用Per4j來計算性能，因為這個工具可以給我們一個完整的性能指標集合，比如最小，***耗時，統計時間段的標準偏差等。在測試代碼中，為了得到一個準確的標準偏差值，我們將執行20個拼接”*”50,000次的測試。下面是我們將使用到的拼接字符串的方法：
- Concatenation Operator (+)
- String concat method – concat(String str)
- StringBuffer append method – append(String str)
- StringBuilder append method – append(String str)
***，我們將看看字節碼，來研究這些方法到底是如何執行的。現在，讓我們先開始來創建我捫的類。注意為了計算每個循環的性能，代碼中的每段測試代碼都需要用Per4J庫進行封裝。首先我們先定義迭代次數
- private static final int OUTER_ITERATION=20;
- private static final int INNER_ITERATION=50000;
接下來，我們將使用上述4個方法來實現我們的測試代碼。
- String addTestStr = "";
- String concatTestStr = "";
- StringBuffer concatTestSb = null;
- StringBuilder concatTestSbu = null;
- for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {
- StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringAddConcat");
- addTestStr = "";
- for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)
- addTestStr += "*";
- stopWatch.stop();
- }
- for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {
- StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringConcat");
- concatTestStr = "";
- for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)
- concatTestStr.concat("*");
- stopWatch.stop();
- }
- for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {
- StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringBufferConcat");
- concatTestSb = new StringBuffer();
- for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)
- concatTestSb.append("*");
- stopWatch.stop();
- }
- for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {
- StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringBuilderConcat");
- concatTestSbu = new StringBuilder();
- for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)
- concatTestSbu.append("*");
- stopWatch.stop();
- }
接下來通過運行程序來生成性能指標。我的運行環境是64位的Windown7操作系統，32位的JVM(7-ea) 帶4GB內存，雙核Quad 2.00GHz的CPU的機器.
經過20次迭代后，我們得到如下的數據：
結果非常***如我們想象的那樣。唯一比較有趣的事情是為什么String.concat也很不錯，我們都知道，String是一個常類（初始化后就不會改變的類），那么為什么concat的性能會更好一些呢。(譯者注： 其實原文作者的測試代碼有問題，對于concat()方法的測試代碼應該寫成 concatTestStr=concatTestStr.concat(“*”)才對。)為了回答這個問題，我們應該看看concat反編譯出來的字節 碼。在本文的下載包里面包含了所有的字節碼，但是現在我們先看一下concat的這個代碼片段：
- 46: new #6; //class java/lang/StringBuilder
- 49: dup
- 50: invokespecial #7; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
- 53: aload_1
- 54: invokevirtual #8; //Method java/lang/StringBuilder.append:
- (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
- 57: ldc #9; //String *
- 59: invokevirtual #8; //Method java/lang/StringBuilder.append:
- (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
- 62: invokevirtual #10; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()
- Ljava/lang/String;
- 65: astore_1
- 66: iinc 7, 1
- 69: goto 38
這段代碼是String.concat()的字節碼，從這段代碼中，我們可以清楚的看到，concat()方法使用了 StringBuilder，concat()的性能應該和StringBuilder的一樣好，但是由于額外的創建StringBuilder和 做.append(str).append(str).toString()的操作，使得concate的性能會受到一些影響，所以 StringBuilder和String Cancate的時間是1.8和3.3。
因此，即時在做最簡單的拼接時，如果我們不想創建StringBuffer或StringBuilder實例使，我們也因該使用concat。但是對于大量的字符串拼接操作，我們就不應該使用concat(譯者注：因 為測試代碼功能上并不完全等價，更換后的測試代碼concat的平均處理時間是1650.9毫秒。這個結果在原文的評論里面。)，因為concat會降低 你程序的性能，消耗你的cpu。因此，在不考慮線程安全和同步的情況下，為了獲得***的性能，我們應盡量使用StringBuilder
本文的源代碼，編譯目標文件和字節碼可以通過下面的這個鏈接獲得：
下載源代碼，類和字節碼：String_Concatenation _Performance.zip
原文鏈接：http://www.venishjoe.net/2009/11/java-string-concatenation-and.html
