字符串拼接与性能分析

原文出处:http://www.venishjoe.net/2009/11/java-string-concatenation-and.html
转自：http://coolshell.cn/articles/2235.html

在JAVA中拼接两个字符串的最简便的方式就是使用操作符”+”了。如果你用”+”来连接固定长度的字符串，可能性能上会稍受影响，但是如果你是在循环中来”+”多个串的话，性能将指数倍的下降。假设有一个字符串，我们将对这个字符串做大量循环拼接操作，使用”+”的话将得到最低的性能。但是究竟这个性能有多差？如果我们同时也把StringBuffer,StringBuilder或String.concat()放入性能测试中，结果又会如何呢？本文将会就这些问题给出一个答案！
我们将使用Per4j来计算性能，因为这个工具可以给我们一个完整的性能指标集合，比如最小，最大耗时，统计时间段的标准偏差等。在测试代码中，为了得到一个准确的标准偏差值，我们将执行20个拼接”*”50,000次的测试。下面是我们将使用到的拼接字符串的方法：

 1 public class StringTest {
 2     private static final int OUT_MAX_INDEX = 20;
 3     private static final int INNER_MAX_INDEX = 50000;
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 5     public static void main(String[] args) {
 6         String addTestStr = "";
 7         String concatTestStr = "";
 8         StringBuffer concatTestSb = null;
 9         StringBuilder concatTestSbu = null;
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11         for (int i = 0; i <= OUT_MAX_INDEX; i++) {
12             StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringAddConcat");
13             addTestStr = "";
14             for (int j = 0; j <= INNER_MAX_INDEX; j++) {
15                 addTestStr += "*";
16             }
17             stopWatch.stop();
18         }
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20         for (int i = 0; i <= OUT_MAX_INDEX; i++) {
21             StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringConcat");
22             concatTestStr = "";
23             for (int j = 0; j <= INNER_MAX_INDEX; j++) {
24                 concatTestStr = concatTestStr.concat("*");
25             }
26             stopWatch.stop();
27         }
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29         for (int i = 0; i <= OUT_MAX_INDEX; i++) {
30             StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringBufferConcat");
31             concatTestSb = new StringBuffer();
32             for (int j = 0; j <= INNER_MAX_INDEX; j++) {
33                 concatTestSb.append("*");
34             }
35             stopWatch.stop();
36         }
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38         for (int outerIndex = 0; outerIndex <= OUT_MAX_INDEX; outerIndex++) {
39             StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringBuilderConcat");
40             concatTestSbu = new StringBuilder();
41             for (int innerIndex = 0; innerIndex <= INNER_MAX_INDEX; innerIndex++)
42                 concatTestSbu.append("*");
43             stopWatch.stop();
44         }
45     }
46 }

接下来通过运行程序来生成性能指标。我的运行环境是64位的Windown7操作系统，32位的JVM(7-ea) 带4GB内存，双核Quad 2.00GHz的CPU的机器.经过20次迭代后，我们得到如下的数据：

结果非常完美如我们想象的那样。唯一比较有趣的事情是为什么String.concat也很不错，我们都知道，String是一个常类（初始化后就不会改变的类），那么为什么concat的性能会更好一些呢。为了回答这个问题，我们应该看看concat反编译出来的字节码。在本文的下载包里面包含了所有的字节码，但是现在我们先看一下concat的这个代码片段：

[java]
new #6; //class java/lang/StringBuilder
dup
invokespecial #7; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
aload_1
invokevirtual #8; //Method java/lang/StringBuilder.append:
(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
ldc #9; //String *
invokevirtual #8; //Method java/lang/StringBuilder.append:
(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
invokevirtual #10; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()
Ljava/lang/String;
astore_1
iinc 7, 1
goto 38
[/java]

这段代码是String.concat()的字节码，从这段代码中，我们可以清楚的看到，concat()方法使用了StringBuilder，concat()的性能应该和StringBuilder的一样好，但是由于额外的创建StringBuilder和做.append(str).append(str).toString()的操作，使得concate的性能会受到一些影响，所以StringBuilder和String Cancate的时间是1.8和3.3。