关于JDK8中的字符串拼接示例详解

前言

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。

在大多数的教程中，也许你会看到用+号拼接字符串会生成多个String，导致性能过差，建议使用StringBuffer/StringBuilder来拼接。

可是真的是这样的吗？

本文在JDK8中做了如下实验:

public static void main(String[] args) {
String result = "";
result += "some more data";
System.out.println(result);
}

通过javap -c来反编译得到：

Code:
0: aload_0  // Push 'this' on to the stack
1: invokespecial #1 // Invoke Object class constructor
   // pop 'this' ref from the stack
4: return  // Return from constructor

public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: ldc  #2 // Load constant #2 on to the stack
2: astore_1  // Create local var from stack (pop #2)
3: new  #3 // Push new StringBuilder ref on stack
6: dup  // Duplicate value on top of the stack
7: invokespecial #4 // Invoke StringBuilder constructor
   // pop object reference
10: aload_1  // Push local variable containing #2
11: invokevirtual #5 // Invoke method StringBuilder.append()
   // pop obj reference + parameter
   // push result (StringBuilder ref)
14: ldc  #6 // Push "some more data" on the stack
16: invokevirtual #5 // Invoke StringBuilder.append
   // pop twice, push result
19: invokevirtual #7 // Invoke StringBuilder.toString:();
22: astore_1  // Create local var from stack (pop #6)
23: getstatic #8 // Push value System.out:PrintStream
26: aload_1  // Push local variable containing #6
27: invokevirtual #9 // Invoke method PrintStream.println()
   // pop twice (object ref + parameter)
30: return  // Return void from method

可以看到Java编译器优化了生成的字节码，自动创建了一个StringBuilder，并进行append操作。

由于构建最终字符串的子字符串在编译时已经已知了，在这种情况下Java编译器才会进行如上的优化。这种优化称为a static string concatenation optimization，自JDK5时就开始启用。

那是否就能说明在JDK5以后，我们不再需要手动生成StringBuilder，通过+号也能达到同样的性能？

我们尝试下动态拼接字符串：

动态拼接字符串指的是仅在运行时才知道最终字符串的子字符串。比如在循环中增加字符串：

public static void main(String[] args) {
String result = "";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
 result += "some more data";
}
System.out.println(result);
}

同样反编译：

Code:
0: aload_0  // Push 'this' on to the stack
1: invokespecial #1 // Invoke Object class constructor
   // pop 'this' ref from the stack
4: return  // Return from constructor

public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: ldc  #2 // Load constant #2 on to the stack
2: astore_1  // Create local var from stack, pop #2
3: iconst_0  // Push value 0 onto the stack
4: istore_2  // Pop value and store it in local var
5: iload_2  // Push local var 2 on to the stack
6: i2d  // Convert int to double on
   // top of stack (pop + push)
7: ldc2_w  #3 // Push constant 10e6 on to the stack
10: dcmpg  // Compare two doubles on top of stack
   // pop twice, push result: -1, 0 or 1
11: ifge  40 // if value on top of stack is greater
   // than or equal to 0 (pop once)
   // branch to instruction at code 40
14: new  #5 // Push new StringBuilder ref on stack
17: dup  // Duplicate value on top of the stack
18: invokespecial #6 // Invoke StringBuilder constructor
   // pop object reference
21: aload_1  // Push local var 1 (empty String)
   // on to the stack
22: invokevirtual #7 // Invoke StringBuilder.append
   // pop obj ref + param, push result
25: ldc  #8 // Push "some more data" on the stack
27: invokevirtual #7 // Invoke StringBuilder.append
   // pop obj ref + param, push result
30: invokevirtual #9 // Invoke StringBuilder.toString
   // pop object reference
33: astore_1  // Create local var from stack (pop)
34: iinc  2, 1 // Increment local variable 2 by 1
37: goto  5 // Move to instruction at code 5
40: getstatic #10 // Push value System.out:PrintStream
43: aload_1  // Push local var 1 (result String)
44: invokevirtual #11 // Invoke method PrintStream.println()
   // pop twice (object ref + parameter)
47: return  // Return void from method

可以看到在14的时候new了StringBuilder，但是在37的时候goto到了5，在循环过程中，并没有达到最优化，不断在生成新的StringBuilder。

所以上述代码类似：

String result = "";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
StringBuilder tmp = new StringBuilder();
tmp.append(result);
tmp.append("some more data");
result = tmp.toString();
}
System.out.println(result);

可以看到不断生成新的StringBuilder，并且通过tostring，原来的StringBuilder将不再引用，作为垃圾，也增加了GC成本。

所以，在实际的使用中，当你无法区分字符串是静态拼接还是动态拼接的时候，还是使用StringBuilder吧。

Reference：

http://www.pellegrino.link/2015/08/22/string-concatenation-with-java-8.html

来源：https://my.oschina.net/hosee/blog/1786130