簡書 占小狼
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連接符號 "+" 本質(zhì)
在 淺談Java String內(nèi)幕（1） 中斗蒋，字符串變量（非final修飾）通過 "+" 進(jìn)行拼接捌斧，在編譯過程中會轉(zhuǎn)化為StringBuilder對象的append操作，注意是編譯過程泉沾，而不是在JVM中捞蚂。
public class StringTest {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "hello ";
String str2 = "java";
String str3 = str1 + str2 + "!";
String str4 = new StringBuilder().append(str1).append(str2).append("!").toString();
}
}
上述 str3 和 str4 的執(zhí)行效果其實(shí)是一樣的，不過在for循環(huán)中跷究，千萬不要使用 "+" 進(jìn)行字符串拼接姓迅。
public class test {
public static void main(String[] args) {
run1();
run2();
}
public static void run1() {
long start = System.currentTimeMillis();
String result = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
result += i;
}
System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);
}
public static void run2() {
long start = System.currentTimeMillis();
StringBuilder builder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
builder.append(i);
}
System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);
}
}
在for循環(huán)中使用 "+" 和StringBuilder進(jìn)行1萬次字符串拼接，耗時(shí)情況如下：
1俊马、使用 "+" 拼接丁存，平均耗時(shí) 250ms；
2柴我、使用StringBuilder拼接解寝，平均耗時(shí) 1ms；
for循環(huán)中使用 "+" 拼接為什么這么慢艘儒？下面是run1方法的字節(jié)碼指令
5 ~ 34 行對應(yīng)for循環(huán)的代碼聋伦，可以發(fā)現(xiàn)，每次循環(huán)都會重新初始化StringBuilder對象界睁，導(dǎo)致性能問題的出現(xiàn)觉增。
性能問題
StringBuilder內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)char[]類型的value，用來保存通過append方法添加的內(nèi)容晕窑，通過 new StringBuilder() 初始化時(shí)抑片，char[]的默認(rèn)長度為16，如果append第17個(gè)字符杨赤，會發(fā)生什么敞斋？
void expandCapacity(int minimumCapacity) {
int newCapacity = value.length * 2 + 2;
if (newCapacity - minimumCapacity < 0)
newCapacity = minimumCapacity;
if (newCapacity < 0) {
if (minimumCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
}
value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
}
如果value的剩余容量，無法添加全部內(nèi)容疾牲，則通過expandCapacity(int minimumCapacity)方法對value進(jìn)行擴(kuò)容植捎，其中minimumCapacity = 原value長度 + append添加的內(nèi)容長度。
1阳柔、擴(kuò)大容量為原來的兩倍 + 2焰枢，為什么要 + 2，而不是剛好兩倍舌剂？
2济锄、如果擴(kuò)容之后，還是無法添加全部內(nèi)容霍转，則將 minimumCapacity 作為最終的容量大屑鼍；
3避消、利用 System.arraycopy 方法對原value數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制低滩；
在使用StringBuilder時(shí)召夹，如果給定一個(gè)合適的初始值，可以避免由于char[]數(shù)組多次復(fù)制而導(dǎo)致的性能問題恕沫。
不同初始容量的性能測試：
public class StringBuilderTest {
public static void main(String[] args) {
int sum = 0;
final int capacity = 40000000;
for (int i = 0; i < 100; i++) {
sum += cost(capacity);
}
System.out.println(sum / 100);
}
public static long cost(int capacity) {
long start = System.currentTimeMillis();
StringBuilder builder = new StringBuilder(capacity);
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
builder.append("java");
}
return System.currentTimeMillis() - start;
}
}
執(zhí)行一千萬次append操作监憎，不同初始容量的耗時(shí)情況如下：
1、容量為默認(rèn)16時(shí)婶溯，平均耗時(shí)110ms鲸阔；
2、容量為40000000時(shí)爬虱，不會發(fā)生復(fù)制操作隶债，平均耗時(shí)85ms腾它；
通過以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)跑筝，性能損耗不是很嚴(yán)重。
內(nèi)存問題
1瞒滴、StringBuilder內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)容時(shí)曲梗，會新建一個(gè)大小為原來兩倍+2的char數(shù)組，并復(fù)制原char數(shù)組到新數(shù)組妓忍，導(dǎo)致內(nèi)存的消耗虏两，增加GC的壓力。
2世剖、StringBuilder的toString方法定罢，也會造成char數(shù)組的浪費(fèi)。
public String toString() {
// Create a copy, don't share the array
return new String(value, 0, count);
}
String的構(gòu)造方法中旁瘫，會新建一個(gè)大小相等的char數(shù)組祖凫，并使用 System.arraycopy() 復(fù)制StringBuilder中char數(shù)組的數(shù)據(jù)，這樣StringBuilder的char數(shù)組就白白浪費(fèi)了酬凳。
重用StringBuilder
public class StringBuilderHolder {
private final StringBuilder sb;
public StringBuilderHolder(int capacity) {
sb = new StringBuilder(capacity);
}
public StringBuilder resetAndGet() {
sb.setLength(0);
return sb;
}
}
通過 sb.setLength(0) 方法可以把char數(shù)組的內(nèi)存區(qū)域設(shè)置為0惠况，這樣char數(shù)組重復(fù)使用，為了避免并發(fā)訪問宁仔，可以在ThreadLocal中使用StringBuilderHolder稠屠，使用方式如下：
private static final ThreadLocal<StringBuilderHolder> stringBuilder= new ThreadLocal<StringBuilderHolder>() {
@Override
protected StringBuilderHolder initialValue() {
return new StringBuilderHolder(256);
}
};
StringBuilder sb = stringBuilder.get().resetAndGet();
不過這種方式也存在一個(gè)問題，該StringBuilder實(shí)例的內(nèi)存空間一直不會被GC回收翎苫，如果char數(shù)組在某次操作中被擴(kuò)容到一個(gè)很大的值权埠，可能之后很長一段時(shí)間都不會用到如此大的空間，就會造成內(nèi)存的浪費(fèi)煎谍。
總結(jié)
雖然使用默認(rèn)的StringBuilder進(jìn)行字符串拼接操作攘蔽，性能消耗不是很嚴(yán)重，但在高性能場景下粱快，還是推薦使用ThreadLocal下可重用的StringBuilder方案秩彤。
參考資料：
StringBuilder在高性能場景下的正確用法
END叔扼。
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在魔都艱苦奮斗漫雷，白天是上班族瓜富，晚上是知識服務(wù)工作者。
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