引言
本章主要是分析字符串重載“+”背後做了些什麼;深度分析爲什麼循環拼接字符串時應使用StringBuilder,而不應使用“+”。
重載運算符“+”背後做了什麼?
首先我們都需要明確字符串對象是不可改變的,所有字符串對象的拼接和修改,實際上都是創建了一個新的字符串對象。在運行時,編譯器會將所有的以“a”形式聲明的字符串加載到字符串常量池中,之後再次使用時都會從常量池中獲取。我們看下面的例子:
(1)字符串直接+
StringD類爲例
源碼:
public class StringD {
public static void main(String[] args) {
String str = "a" + "b";
}
}
jvm字節碼:
Compiled from "StringD.java"
public class com.owl.zookeeper.string.StringD {
public com.owl.zookeeper.string.StringD();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: ldc #2 // String ab 解釋:這裏編譯器會在編譯時優化,直接將ab字符串保存在常量池中,之後從常量池中取出,然後入棧
2: astore_1 // 解釋:這裏將ab出棧,然後賦值給變量str
3: return
}
可以看出編譯器會對字符串運算符進行優化,使得不需要創建多餘的字符串對象。
(2)字符串變量+
StringAppend對象實例
源代碼:
public class StringAppend {
public static void main(String[] args) {
String a = "1";
String b = "2" + a + "3";
System.out.println(b);
}
}
Jvm字節碼:
Compiled from "StringAppend.java"
public class com.owl.zookeeper.string.StringAppend {
public com.owl.zookeeper.string.StringAppend();
Code:
0: aload_0 //將this入棧
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V //調用Object的構造方法
4: return //返回void
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: ldc #2 // String 1 解釋:LDC cst:將常量池偏移量爲cst的值入棧,譬如LDC #12,在操作棧中會佔用1個字長
2: astore_1 //解釋:將棧頂的String 1賦值給第一個變量a
3: new #3 // class java/lang/StringBuilder 解釋:創建對象,並將該對象入棧頂
6: dup // 解釋:複製棧頂數據StringBuilder。因爲方法調用會彈出參數(這裏是Object對象),因此需要上面的dup指令,保證在調用構造函數之後棧頂上還是 Object對象的引用,很多種情況下dup指令都是爲這個目的而存在的。
7: invokespecial #4 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V 解釋:調用StringBuilder構造方法
10: ldc #5 // String 2 解釋:將String 2壓入棧頂
12: invokevirtual #6 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 解釋:棧頂2出棧,作爲方法入參,調用java/lang/StringBuilder.append()方法
15: aload_1 // 解釋:將變量a的1入棧
16: invokevirtual #6 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 解釋:將變量a的1出棧,作爲方法入參,調用java/lang/StringBuilder.append()方法
19: ldc #7 // String 3 解釋:將常量池中的字符串3入棧
21: invokevirtual #6 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 解釋:將字符串3出棧,作爲方法入參,調用java/lang/StringBuilder.append()方法
24: invokevirtual #8 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String; 解釋:調用StringBuilder.toString
27: astore_2 // 解釋:將返回值保存在變量b
28: getstatic #9 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 解釋:獲得靜態變量,System.out
31: aload_2 // 解釋:變量2入棧
32: invokevirtual #10 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V // 解釋:變量2出棧,作爲println的方法
35: return // 解釋:返回void
}
可以看出只要+拼接時,存在已經定義的變量,則會調用StringBuilder進行拼接操作,所以在定義字符串時,儘量不應使用變量。
(3)字符串循環+
StringForAppend類實例
源代碼:
public class StringForAppend {
public static void main(String[] args) {
String a = "";
for(int i = 0; i < 3; i ++) {
a += "1";
}
System.out.println(a);
}
}
Jvm字節碼:
Compiled from "StringForAppend.java"
public class com.owl.zookeeper.string.StringForAppend {
public com.owl.zookeeper.string.StringForAppend();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: ldc #2 // String 解釋:將常量空字符串入棧
2: astore_1 // 解釋:將空字符串賦值給a
3: iconst_0 // 解釋:將常量integer 0入棧
4: istore_2 // 解釋:出棧0,賦值給變量0
5: iload_2 // 解釋:將變量i=0,入棧
6: iconst_3 // 解釋:將integer 3入棧
7: if_icmpge 36 // 解釋:比較棧頂兩個元素,如果相等則跳轉到36
10: new #3 // class java/lang/StringBuilder 創建StringBuilder,併入棧
13: dup // 解釋:複製棧頂
14: invokespecial #4 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V // 解釋:出棧調用StringBuilder的構造方法
17: aload_1 // 解釋:入棧空字符串
18: invokevirtual #5 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 出棧空字符串,出棧StringBuilder,執行append方法
21: ldc #6 // String 1 解釋:常量1入棧
23: invokevirtual #5 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 出棧字符串1,調用append方法
26: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String; 出棧StringBuilder,調用append方法,將結果入棧
29: astore_1 // 解釋:出棧""+1,保存到變量a
30: iinc 2, 1 // 解釋:將變量i,遞增1
33: goto 5 // 解釋:跳轉到步驟5
36: getstatic #8 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; // 解釋:獲得對象PrintStream,入棧
39: aload_1 // 入棧變量a
40: invokevirtual #9 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V // 出棧變量a,出棧PrintStream,調用println方法
43: return //解釋:返回
}
可以看出在 33會調回會位置5,位置10會創建多個StringBuilder,所以不應該使用for循環還+的形式拼接,應該在外部創建一個StringBuilder的形式。