Java 字串的拼接詳解_java

工作日忙於項目的邏輯實現，周六有點時間，從書櫃裡拿出厚厚的英文版Thinking In Java，讀到了字串對象的拼接。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，可以建立多個某一個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，別名儲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中僅有的重載運算子

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

拼接剖析

真的有效能代價麼

瞭解了上面兩點，可能會有這樣的思考，既然Sting對象不可變，那麼多個（三個及以上）字串拼接必然產生多餘的中間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拼接產生臨時一個String對象t1,內容為Andy24，然後有t1和job拼接產生最終我們需要的info對象，這其中，產生了一個中間的t1，而且t1建立之後，沒有主動回收，勢必會佔一定的空間。如果是一個很多(假設上百個，多見於對對象的toString的調用)字串的拼接，那麼代價就更大了，效能一下會降低很多。

編譯器的最佳化處理

真的會有上面的效能代價麼，字串拼接這麼常用，沒有特殊的處理最佳化麼，答案是有的，這個最佳化進行在編譯器編譯.java到bytecode時。

一個Java程式如果想運行起來，需要經過兩個時期，編譯時間和運行時。在編譯時間，Java 編譯器(Compiler)將java檔案轉換成位元組碼。在運行時，Java虛擬機器（JVM）運行編譯時間產生的位元組碼。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最佳化，我們製造一段可能會出現效能代價的代碼。

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

然後我們使用javap反編譯一下編譯出來的Concatenation.class檔案。javap -c Concatenation。如果沒有找到javap命令，請考慮將javap所在目錄加入環境變數或者使用javap的完整路徑。

17:22:04-androidyue~/workspace_adt/strings/src$ javap -c ConcatenationCompiled 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位元組碼的指令，類似彙編指令。後面的注釋使用了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代碼裡並沒有顯示地調用，這就是Java編譯器做的最佳化，當Java編譯器遇到字串拼接的時候，會建立一個StringBuilder對象，後面的拼接，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。

僅靠編譯器最佳化？

既然編譯器幫我們做了最佳化，是不是僅僅依靠編譯器的最佳化就夠了呢，當然不是。
下面我們看一段未最佳化效能較低的代碼

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構成了一個迴圈。8: if_icmpge 38的意思是如果JVM運算元棧的整數對比大於等於（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。

但是這裡面有一個很重要的就是StringBuilder對象建立發生在迴圈之間，也就是意味著有多少次迴圈會建立多少個StringBuilder對象，這樣明顯不好。赤裸裸地低水平代碼啊。

稍微最佳化一下，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]); }}

對應的編譯後的資訊

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迴圈，而0: new #5位於迴圈之外，所以不會多次建立StringBuilder.

總的來說，我們在迴圈體中需要盡量避免隱式或者顯式建立StringBuilder. 所以那些瞭解代碼如何編譯，內部如何執行的人，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 字串的拼接的資料整理，後續繼續補充相關資料 ，謝謝大家對本站的支援！