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为什么Java 8中不再需要StringBuilder拼接字符串

2017-12-11 17:40:33

在Java开发者中,字符串的拼接占用资源高往往是热议的话题.

让我们深入讨论一下为什么会占用高资源。

在Java中,字符串对象是不可变的,意思是它一旦创建,你就无法再改变它。所以在我们拼接字符串的时候,创建了一个新的字符串,旧的被垃圾回收器所标记。

如果我们处理上百万的字符串,然后,我们就会生成百万的额外字符串被垃圾回收器处理。

虚拟机底层在拼接字符串时执行了众多操作。拼接字符串最直接的点操作(dot operator)就是String#concat(String)操作。

  1. public String concat(String str) {  
  2.     int otherLen = str.length();  
  3.     if (otherLen == 0) {  
  4.         return this;  
  5.     }  
  6.     int len = value.length;  
  7.     char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);  
  8.     str.getChars(buf, len);  
  9.     return new String(buf, true);  
  10. }  
  11.   
  12. public static char[] copyOf(char[] original, int newLength) {  
  13.     char[] copy = new char[newLength];  
  14.     System.arraycopy(original, 0, copy, 0,  
  15.                      Math.min(original.length, newLength));  
  16.     return copy;  
  17. }  
  18.   
  19. void getChars(char dst[], int dstBegin) {  
  20.     System.arraycopy(value, 0, dst, dstBegin, value.length);  
  21. }  

你可以看到一个字符数组被创建,长度则是已有字符和拼接的字符长度之和。然后,它们的值复制到新的字符数组中。最后,用这个字符数组创建一个String对象并返回。

所以这些操作繁多,如果你计算一下,会发现是O(n^2)的复杂度。

为了解决这个问题,我们使用StringBuilder类。它就像可变的String类。拼接方法帮助我们避免不必要的复制。它拥有O(n)的复杂度,远远优于O(n^2)。

然而Java 8默认使用StringBuilder拼接字符串。

Java 8的文档说明:

为了提高字字符串拼接的性能,Java编译器可以使用StringBuffer类或类似技术,在使用求值表达式时,减少中间String对象的创建。

Java编译器处理这种情况:

  1. public class StringConcatenateDemo {  
  2.   public static void main(String[] args) {  
  3.      String str = "Hello "; str += "world";  
  4.    }  
  5. }  

上面的代码会被编译成如下字节码:

  1. public class StringConcatenateDemo {  
  2.   public StringConcatenateDemo();  
  3.     Code:  
  4.        0: aload_0  
  5.        1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."":()V  
  6.        4: return  
  7.   public static void main(java.lang.String[]);  
  8.     Code:  
  9.        0: ldc           #2                  // String Hello  
  10.        2: astore_1  
  11.        3: new           #3                  // class java/lang/StringBuilder  
  12.        6: dup  
  13.        7: invokespecial #4                  // Method java/lang/StringBuilder."":()V  
  14.       10: aload_1  
  15.       11: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
  16.       14: ldc           #6                  // String world  
  17.       16: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
  18.       19: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;  
  19.       22: astore_1  
  20.       23: return  
  21. }  

你可以在这些字节码中看到,使用了StringBuilder。所以我们在Java8中不再需要使用StringBuilder类。

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