StringBuilder和StringBuffer解析(百度面試題優化需要用到的)

StringBuilder是java5及以後提供的API,它不是線程安全的,而StringBuffer是java1.4以前的API,它是線程安全的,所以說StringBuilder的效率更高一些,今天來講一下在java中字符串連接的幾種方法比較。。

寫這篇文章主要是關於以前的一篇文章百度面試題,中由於循環中字符串的連接問題需要優化一下。。

字符串是Java程序中最常用的一種數據結構之一。在Java中的String類已經重載的"+"。也就是說,字符串可以直接使用"+"進行連接,如下面代碼所示:

  1. 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代碼:

  1. package string;
      public class TestSimplePlus
      {
          public static void main(String[] args)
          {
              String s = "abc";
              String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;
              System.out.println(ss);
          }
      }

     

上面的代碼將會輸出正確的結果。從表面上看,對字符串和整型使用"+"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代碼的本質。

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

反編譯後的代碼如下:

  1. package string;  
    
    import java.io.PrintStream;  
    
    public class TestSimplePlus  
    {  
        public TestSimplePlus()  
        {  
        //    0    0:aload_0           
        //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>  
        //    2    4:return            
        }  
    
        public static void main(String args[])  
        {  
          String s = "abc";  
        //    0    0:ldc1            #16  < String "abc">  
        //    1    2:astore_1          
          String ss = (new StringBuilder("ok")).append(s).append("xyz").append(5).toString();  
        //    2    3:new             #18  < Class StringBuilder>  
        //    3    6:dup               
        //    4    7:ldc1            #20  < String "ok">  
        //    5    9:invokespecial   #22  < Method void StringBuilder(String)>  
        //    6   12:aload_1           
        //    7   13:invokevirtual   #25  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
        //    8   16:ldc1            #29  < String "xyz">  
        //    9   18:invokevirtual   #25  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
        //   10   21:iconst_5          
        //   11   22:invokevirtual   #31  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>  
        //   12   25:invokevirtual   #34  < Method String StringBuilder.toString()>  
        //   13   28:astore_2          
          System.out.println(ss);  
        //   14   29:getstatic       #38  < Field PrintStream System.out>  
        //   15   32:aload_2           
        //   16   33:invokevirtual   #44  < Method void PrintStream.println(String)>  
        //   17   36:return            
        }  
    }

     

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

使用jad反編譯的好處之一就是可以同時生成字節碼和源代碼。這樣可以進行對照研究。從上面的代碼很容易看出,雖然在源程序中使用了"+",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符串連接,實際上都使用的是 StringBuilder類。

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

當然,如果連接字符串行表達式很簡單(如上面的順序結構),那麼"+"和StringBuilder類基本是一樣的,但如果結構比較複雜,如使用循環來連接字符串,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代碼:

  1. package string;  
    
     import java.util.*;  
    
     public class TestComplexPlus  
     {  
         public static void main(String[] args)  
         {  
             String s = "";  
             Random rand = new Random();  
             for (int i = 0; i <  10; i++)  
             {  
                 s = s + rand.nextInt(1000) + " ";  
             }  
             System.out.println(s);  
         }  
     }

     

上面的代碼返編譯後的Java Byte Code如下:

  1. package string;  
    
    import java.io.PrintStream;  
    import java.util.Random;  
    
    public class TestComplexPlus  
    {  
    
        public TestComplexPlus()  
        {  
        //    0    0:aload_0           
        //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>  
        //    2    4:return            
        }  
    
        public static void main(String args[])  
        {  
            String s = "";  
        //    0    0:ldc1            #16  < String "">  
        //    1    2:astore_1          
            Random rand = new Random();  
        //    2    3:new             #18  < Class Random>  
        //    3    6:dup               
        //    4    7:invokespecial   #20  < Method void Random()>  
        //    5   10:astore_2          
            for(int i = 0; i <  10; i++)  
        //*   6   11:iconst_0          
        //*   7   12:istore_3          
        //*   8   13:goto            49  
             s = (new StringBuilder(String.valueOf(s))).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();  
        //    9   16:new             #21  < Class StringBuilder>  
        //   10   19:dup               
        //   11   20:aload_1           
        //   12   21:invokestatic    #23  < Method String String.valueOf(Object)>  
        //   13   24:invokespecial   #29  < Method void StringBuilder(String)>  
        //   14   27:aload_2           
        //   15   28:sipush          1000  
        //   16   31:invokevirtual   #32  < Method int Random.nextInt(int)>  
        //   17   34:invokevirtual   #36  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>  
        //   18   37:ldc1            #40  < String " ">  
        //   19   39:invokevirtual   #42  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
        //   20   42:invokevirtual   #45  < Method String StringBuilder.toString()>  
        //   21   45:astore_1          
    
        //   22   46:iinc            3  1  
        //   23   49:iload_3           
        //   24   50:bipush          10  
        //   25   52:icmplt          16  
            System.out.println(s);  
        //   26   55:getstatic       #49  < Field PrintStream System.out>  
        //   27   58:aload_1           
        //   28   59:invokevirtual   #55  < Method void PrintStream.println(String)>  
        //   29   62:return            
        }  
    }

     

大家可以看到,雖然編譯器將"+"轉換成了StringBuilder類,但創建StringBuilder對象的位置卻在for語句內部。這就意 味着每執行一次循環,就會創建一個StringBuilder對象(對於本例來說,是創建了10個StringBuilder對象),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序中直接使用 StringBuilder類來連接字符串,代碼如下:

  1. package string;  
    
    import java.util.*;  
    
    public class TestStringBuilder  
    {  
        public static void main(String[] args)  
        {  
            String s = "";  
            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());  
        }  
    }

     

上面代碼反編譯後的結果如下:

  1. package string;  
    
    import java.io.PrintStream;  
    import java.util.Random;  
    
    public class TestStringBuilder  
    {  
    
        public TestStringBuilder()  
        {  
        //    0    0:aload_0           
        //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>  
        //    2    4:return            
        }  
    
        public static void main(String args[])  
        {  
            String s = "";  
        //    0    0:ldc1            #16  < String "">  
        //    1    2:astore_1          
            Random rand = new Random();  
        //    2    3:new             #18  < Class Random>  
        //    3    6:dup               
        //    4    7:invokespecial   #20  < Method void Random()>  
        //    5   10:astore_2          
            StringBuilder result = new StringBuilder();  
        //    6   11:new             #21  < Class StringBuilder>  
        //    7   14:dup               
        //    8   15:invokespecial   #23  < Method void StringBuilder()>  
        //    9   18:astore_3          
            for(int i = 0; i <  10; i++)  
        //*  10   19:iconst_0          
        //*  11   20:istore          4  
        //*  12   22:goto            47  
            {  
                result.append(rand.nextInt(1000));  
        //   13   25:aload_3           
        //   14   26:aload_2           
        //   15   27:sipush          1000  
        //   16   30:invokevirtual   #24  < Method int Random.nextInt(int)>  
        //   17   33:invokevirtual   #28  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>  
        //   18   36:pop               
                result.append(" ");  
        //   19   37:aload_3           
        //   20   38:ldc1            #32  < String " ">  
        //   21   40:invokevirtual   #34  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
        //   22   43:pop               
            }  
    
        //   23   44:iinc            4  1  
        //   24   47:iload           4  
        //   25   49:bipush          10  
        //   26   51:icmplt          25  
            System.out.println(result.toString());  
        //   27   54:getstatic       #37  < Field PrintStream System.out>  
        //   28   57:aload_3           
        //   29   58:invokevirtual   #43  < Method String StringBuilder.toString()>  
        //   30   61:invokevirtual   #47  < Method void PrintStream.println(String)>  
        //   31   64:return            
        }  
    }

     

從上面的反編譯結果可以看出,創建StringBuilder的代碼被放在了for語句外。雖然這樣處理在源程序中看起來複雜,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類時要注意,儘量不要"+"和StringBuilder混着用,否則會創建更多的StringBuilder對象,如下面代碼所:

  1. 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++)  
    //*  10   19:iconst_0          
    //*  11   20:istore          4  
    //*  12   22:goto            65  
     {  
      result.append((new StringBuilder(String.valueOf(rand.nextInt(1000)))).append(" ").toString());  
    //   13   25:aload_3           
    //   14   26:new             #21  < Class StringBuilder>  
    //   15   29:dup

     

從上面的代碼可以看出,Java編譯器將"+"編譯成了StringBuilder類,這樣for語句每循環一次,又創建了一個StringBuilder對象。

如果將上面的代碼在JDK1.4下編譯,必須將StringBuilder改爲StringBuffer,而JDK1.4將"+"轉換爲 StringBuffer(因爲JDK1.4並沒有提供StringBuilder類)。StringBuffer和StringBuilder的功能基 本一樣,只是StringBuffer是線程安全的,而StringBuilder不是線程安全的。因此,StringBuilder的效率會更高。

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199326422


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