很多講Java優(yōu)化的文章都會強(qiáng)調(diào)對String拼接的優(yōu)化。倒不用特意記陈瘦，本質(zhì)上在于對不可變類優(yōu)勢和劣勢的理解上幌甘。
需要關(guān)注的是編譯器對String拼接做出的優(yōu)化，在簡單場景下的性能能夠與StringBuilder相當(dāng)，復(fù)雜場景下仍然有較大的性能問題锅风。網(wǎng)上關(guān)于這一問題講的非常亂酥诽；如果我講的有什么紕漏，也歡迎指正皱埠。
JDK版本：oracle java 1.8.0_102
本文用到了反編譯工具jad盆均。在查閱網(wǎng)上關(guān)于String拼接操作的優(yōu)化時發(fā)現(xiàn)了這個工具，能同時反編譯出來源碼和字節(jié)碼漱逸，親測好用泪姨，點我下載。
String拼接的性能問題
優(yōu)化之前饰抒，每次用”+”拼接肮砾，都會生成一個新的String。特別在循環(huán)拼接字符串的場景下袋坑，性能損失是極其嚴(yán)重的：
- 空間浪費(fèi)：每次拼接的結(jié)果都需要創(chuàng)建新的不可變類
- 時間浪費(fèi)：創(chuàng)建的新不可變類需要初始化仗处；產(chǎn)生大量“短命”垃圾，影響 young gc甚至full gc
所謂簡單場景
簡單場景和復(fù)雜場景是我亂起的名字枣宫，幫助理解編譯器的優(yōu)化方案婆誓。
簡單場景可理解為在一句中完成拼接：
int i = 0;
String sentence = “Hello” + “world” + String.valueOf(i) + “\n”;
System.out.println(sentence);
利用jad可看到優(yōu)化結(jié)果：
int i = 0;
String sentence = (new StringBuilder()).append(“Hello”).append(“world”).append(String.valueOf(i)).append(“\n”).toString();
System.out.println(sentence);
是不是很神奇，竟然把String的拼接操作優(yōu)化成了StringBuilder#append()也颤！
此時洋幻，可以認(rèn)為已經(jīng)將簡單場景的空間性能、時間性能優(yōu)化到最優(yōu)（僅針對String拼接操作而言）翅娶，看起來編譯器已經(jīng)完成了必要的優(yōu)化文留。你可以測試一下，簡單場景下的性能能夠與StringBuilder相當(dāng)竭沫。但是——“但是”以前的都是廢話——編譯器的優(yōu)化對于復(fù)雜場景的幫助卻很有限了燥翅。
所謂復(fù)雜場景
所謂復(fù)雜場景，可理解為“編譯器不確定（或很難確定蜕提，于是不做分析）要進(jìn)行多少次字符串拼接后才需要轉(zhuǎn)換回String”森书。可能表述不準(zhǔn)確谎势，理解個大概就好凛膏。
我們分析一個最簡單的復(fù)雜場景：
String sentence = “”;
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
sentence += “Hello” + “world” + String.valueOf(i) + “\n”;
}
System.out.println(sentence);
理想的優(yōu)化方案
當(dāng)然，無論什么場景它浅，程序猿都可以手動優(yōu)化：
- 在性能敏感的場景使用StringBuilder完成拼接译柏。
- 在性能不敏感的場景使用更方便的String镣煮。
PS：別吐槽姐霍，這樣的API設(shè)計是合理的，在合適的地方做合適的事。
理想目標(biāo)是把這件事交給javac和JIT：
- 設(shè)定一個拼接次數(shù)的閾值镊折，超過閾值就啟動優(yōu)化（對于javac有一個編譯期的閾值胯府，JIT有一個運(yùn)行期的閾值，以分階段優(yōu)化）恨胚。
- 優(yōu)化時骂因，在拼接前生成StringBuilder對象，將拼接操作換成StringBuilder#append()赃泡，繼續(xù)使用該對象寒波，直至“需要”String對象時，使用StringBuilder#toString()“懶加載”新的String對象升熊。
該優(yōu)化方案的難度在于代碼分析：機(jī)器很難知道到底何時“需要”String對象俄烁，所以也很難在合適的位置注入代碼完成“懶加載”。
雖然很難實現(xiàn)级野，但還是給出理想的優(yōu)化結(jié)果页屠，以供實際方案對比：
String sentence = “”;
StringBuilder sentenceSB = new StringBuilder(sentence);
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
sentenceSB.append(“Hello”).append(“world”).append(String.valueOf(i)).append(“\n”);
}
sentence = sentenceSB.toString();
System.out.println(sentence);
實際的優(yōu)化方案
利用jad查看實際的優(yōu)化結(jié)果：
String sentence = “”;
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
sentence = (new StringBuilder()).append(sentence).append(“Hello”).append(“world”).append(String.valueOf(i)).append(“\n”).toString();
}
System.out.println(sentence);
可以看到，實際上編譯器的優(yōu)化只能達(dá)到簡單場景的最優(yōu)：僅優(yōu)化字符串拼接的一句蓖柔。這種優(yōu)化程度辰企，對于上述復(fù)雜場景的性能提升很有限，循環(huán)時還是會生成大量短命垃圾况鸣，特別是字符串拼接到很大的時候牢贸，空間和時間上都是致命的。
通過對理想方案的分析镐捧，我們也能理解編譯器優(yōu)化的無奈之處：編譯器無法（或很難）通過代碼分析判斷何時是最晚進(jìn)行懶加載的時機(jī)十减。為什么呢？我們將代碼換個形式可能更容易理解：
String sentence = “”;
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
sentence = sentence + “Hello” + “world” + String.valueOf(i) + “\n”;
}
System.out.println(sentence);
觀察第3行的代碼愤估，等式右側(cè)引用了sentence帮辟。我肉眼知道這句話只完成了字符串拼接，機(jī)器呢玩焰？最起碼由驹，現(xiàn)在的機(jī)器還很難通過代碼判斷。
待以后將人工智能與編譯優(yōu)化結(jié)合起來昔园，就算只能以90%的概率完成優(yōu)化蔓榄，也是非常cool的。
總結(jié)
這個問題我沒有做性能測試默刚。其實也沒必要過于深究甥郑，與其讓編譯器以隱晦的方式完成優(yōu)化，不如用代碼進(jìn)行主動荤西、清晰的優(yōu)化澜搅，讓代碼能夠“自解釋”伍俘。
那么，如果需要優(yōu)化勉躺，使用StringBuilder吧癌瘾。
本文鏈接：源碼|String拼接操作”+”的優(yōu)化？
作者：猴子007
出處：https://monkeysayhi.github.io
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