StringBuilder和StringBuffer解析(百度面试题优化需要用到的)

StringBuilder是java5及以后提供的API,它不是线程安全的,而StringBuffer是java1.4以前的API,它是线程安全的,所以说StringBuilder的效率更高一些,今天来讲一下在java中字符串连接的几种方法比较。。

写这篇文章主要是关于以前的一篇文章百度面试题,中由于循环中字符串的连接问题需要优化一下。。

字符串是Java程序中最常用的一种数据结构之一。在Java中的String类已经重载的"+"。也就是说,字符串可以直接使用"+"进行连接,如下面代码所示:

  1. String s = "abc" + "ddd";

但这样做真的好吗?当然,这个问题不能简单地回答yes or no。要根据具体情况来
定。在Java中提供了一个StringBuilder类(这个类只在J2SE5及以上版本提供,以前的版本使用 StringBuffer类),这个类也可以起到"+"的作用。那么我们应该用哪个呢?

下面让我们先看看如下的代码:

  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);
          }
      }

     

上面的代码将会输出正确的结果。从表面上看,对字符串和整型使用"+"号并没有什么区别,但事实真的如此吗?下面让我们来看看这段代码的本质。

我们首先使用反编译工具(如jdk带的javap、或jad)将TestSimplePlus反编译成Java Byte Code,其中的奥秘就一目了然了。在本文将使用jad来反编译,命令如下:

jad -o -a -s d.java TestSimplePlus.class

反编译后的代码如下:

  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            
        }  
    }

     

读者可能看到上面的Java字节码感到迷糊,不过大家不必担心。本文的目的并不是讲解Java Byte Code,因此,并不用了解具体的字节码的含义。

使用jad反编译的好处之一就是可以同时生成字节码和源代码。这样可以进行对照研究。从上面的代码很容易看出,虽然在源程序中使用了"+",但在编 译时仍然将"+"转换成StringBuilder。因此,我们可以得出结论,在Java中无论使用何种方式进行字符串连接,实际上都使用的是 StringBuilder类。

那么是不是可以根据这个结论推出使用"+"和StringBuilder类的效果是一样的呢?这个要从两个方面的解释。如果从运行结果来解释,那么"+"和StringBuilder是完全等效的。但如果从运行效率和资源消耗方面看,那它们将存在很大的区别。

当然,如果连接字符串行表达式很简单(如上面的顺序结构),那么"+"和StringBuilder类基本是一样的,但如果结构比较复杂,如使用循环来连接字符串,那么产生的Java Byte Code就会有很大的区别。先让我们看看如下的代码:

  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);  
         }  
     }

     

上面的代码返编译后的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,虽然编译器将"+"转换成了StringBuilder类,但创建StringBuilder对象的位置却在for语句内部。这就意 味着每执行一次循环,就会创建一个StringBuilder对象(对于本例来说,是创建了10个StringBuilder对象),虽然Java有垃圾 回收器,但这个回收器的工作时间是不定的。如果不断产生这样的垃圾,那么仍然会占用大量的资源。解决这个问题的方法就是在程序中直接使用 StringBuilder类来连接字符串,代码如下:

  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());  
        }  
    }

     

上面代码反编译后的结果如下:

  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            
        }  
    }

     

从上面的反编译结果可以看出,创建StringBuilder的代码被放在了for语句外。虽然这样处理在源程序中看起来复杂,但却换来了更高的效率,同时消耗的资源也更少了。

在使用StringBuilder类时要注意,尽量不要"+"和StringBuilder混着用,否则会创建更多的StringBuilder对象,如下面代码所:

  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) + " ");  
    }  
    
    则反编译后的结果如下:
    
     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

     

从上面的代码可以看出,Java编译器将"+"编译成了StringBuilder类,这样for语句每循环一次,又创建了一个StringBuilder对象。

如果将上面的代码在JDK1.4下编译,必须将StringBuilder改为StringBuffer,而JDK1.4将"+"转换为 StringBuffer(因为JDK1.4并没有提供StringBuilder类)。StringBuffer和StringBuilder的功能基 本一样,只是StringBuffer是线程安全的,而StringBuilder不是线程安全的。因此,StringBuilder的效率会更高。

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199326422


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