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什麼情況下用+運算子進行字串連線比呼叫StringBuffer/StringBuilder物件的append方法連 接字串效能更好?

字串是Java程式中最常用的資料結構之一。在Java中String類已經過載了"+"。也就是說,字串可以直接使用"+"進行連線,如下面程式碼所示:

String s = "abc" + "ddd";

 

但這樣做真的好嗎?當然,這個問題不能簡單地回答yes or no。要根據具體情況來定。在Java中提供了一個StringBuilder類(這個類只在J2SE5及以上版本提供,以前的版本使用StringBuffer類),這個類也可以起到"+"的作用。那麼我們應該用哪個呢?

下面讓我們先看看如下的程式碼:

String s = "abc";
String ss 
= "ok" + s + "xyz" + 5; System.out.println(ss);

 


上面的程式碼將會輸出正確的結果。從表面上看,對字串和整型使用"+"號並沒有什麼區別,但事實真的如此嗎?下面讓我們來看看這段程式碼的本質。

我們首先使用反編譯工具(如jdk帶的javap、或jad)將TestSimplePlus反編譯成Java Byte Code,其中的奧祕就一目瞭然了。在本文將使用jad來反編譯,命令如下:jad -o -a -s d.java TestSimplePlus.class

反編譯後的程式碼如下:

1 String s = "abc";
2 String ss = (new StringBuilder("ok")).append(s).append("xyz").append(5).toString(); 3 System.out.println(ss);

 


讀者可能看到上面的Java位元組碼感到迷糊,不過大家不必擔心。本文的目的並不是講解Java Byte Code,因此,並不用瞭解具體的位元組碼的含義。

使用jad反編譯的好處之一就是可以同時生成位元組碼和原始碼。這樣可以進行對照研究。從上面的程式碼很容易看出,雖然在源程式中使用了"+",但在編譯時仍然將"+"轉換成StringBuilder。因此,我們可以得出結論,在Java中無論使用何種方式進行字串連線,實際上都使用的是StringBuilder。

那麼是不是可以根據這個結論推出使用"+"和StringBuilder的效果是一樣的呢?這個要從兩個方面的解釋。如果從執行結果來解釋,那麼"+"和StringBuilder是完全等效的。但如果從執行效率和資源消耗方面看,那它們將存在很大的區別。

  當然,如果連線字串行表示式很簡單(如上面的順序結構),那麼"+"和StringBuilder基本是一樣的,但如果結構比較複雜,如使用迴圈來連線字串,那麼產生的Java Byte Code就會有很大的區別。先讓我們看看如下的程式碼:

String s = "";
Random rand = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++){
s = s + rand.nextInt(1000) + " ";
}
System.out.println(s);
上面的程式碼返編譯後的Java Byte Code如下:
 

String s = "";
Random rand = new Random();
for(int i = 0; i < 10; i++)
    s = (new StringBuilder(String.valueOf(s))).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();
System.out.println(s);

 

  大家可以看到,雖然編譯器將"+"轉換成了StringBuilder,但建立StringBuilder物件的位置卻在for語句內部。這就意味著每執行一次迴圈,就會建立一個StringBuilder物件(對於本例來說,是建立了10個StringBuilder物件),雖然Java有垃圾回收器,但這個回收器的工作時間是不定的。如果不斷產生這樣的垃圾,那麼仍然會佔用大量的資源。解決這個問題的方法就是在程式中直接使用StringBuilder來連線字串,程式碼如下:

1 Random rand = new Random();
2 StringBuilder result = new StringBuilder();
3 for (int i = 0; i < 10; i++){
4 result.append(rand.nextInt(1000));
5 result.append(" ");
6 }
7 System.out.println(result.toString());

 


上面程式碼反編譯後的結果如下:

Random rand = new Random();
StringBuilder result = new StringBuilder();
for(int i = 0; i < 10; i++){
result.append(rand.nextInt(1000));
result.append(" ");
}

 


System.out.println(result.toString());
從上面的反編譯結果可以看出,建立StringBuilder的程式碼被放在了for語句外。雖然這樣處理在源程式中看起來複雜,但卻換來了更高的效率,同時消耗的資源也更少了。

在使用StringBuilder時要注意,儘量不要"+"和StringBuilder混著用,否則會建立更多的StringBuilder物件,如下面程式碼所:

for (int i = 0; i < 10; i++){
result.append(rand.nextInt(1000));
result.append(" ");
}

 


改成如下形式:

for (int i = 0; i < 10; i++){ 
    result.append(rand.nextInt(1000) + " ");
}

 


則反編譯後的結果如下:

for(int i = 0; i < 10; i++){
result.append((new StringBuilder(String.valueOf(rand.nextInt(1000)))).append(" ").toString());
}

 


從上面的程式碼可以看出,Java編譯器將"+"編譯成了StringBuilder,這樣for語句每迴圈一次,又建立了一個StringBuilder物件。如果將上面的程式碼在JDK1.4下編譯,必須將StringBuilder改為StringBuffer,而JDK1.4將"+"轉換為StringBuffer(因為JDK1.4並沒有提供StringBuilder類)。StringBuffer和StringBuilder的功能基本一樣,只是StringBuffer是執行緒安全的,而StringBuilder不是執行緒安全的。因此,StringBuilder的效率會更高。