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在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder

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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:

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:

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:


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,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

那么是不是可以根据这个结论推出使用"+"StringBuilder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"+"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"+"StringBuilder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:


 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:


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,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10StringBuilder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来连接字符串,代码如下:

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:


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

    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+ " ");
}

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,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"+"转换为StringBuffer(因为JDK1.4并没有提供StringBuilder类)。StringBufferStringBuilder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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posted on 2008-05-07 16:04 银河使者 阅读(24745) 评论(15)  编辑  收藏 所属分类: java 原创

评论

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

good
2008-05-07 17:44 | 云淡风清

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder[未登录]  回复  更多评论   

分析的真仔細!受益了!
2008-05-08 08:38 | jezz

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

对于 String s = "abc";
String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;
System.out.println(ss);
这种“字符串常量+字符串引用+字符串常量”的形式,楼主的结论“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。”可以成立,但此结论具有片面性。
如果换成这种情况:
String ss = "ok" + "xyz" + 5;
System.out.println(ss);

下面是它的JVM指令:
public class com.zte.TestJP extends java.lang.Object{
public com.zte.TestJP();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #8; //Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return

public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: ldc #16; //String okxyz5
2: astore_1
3: getstatic #18; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
6: aload_1
7: invokevirtual #24; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/St
ring;)V
10: return

}
这里并没有产生StringBulider对象,因为JVM编译器对于"ok" + s + "xyz" + 5;的处理方式和对于"ok" + "xyz" + 5;不一样,后者在编译期的值就可以确定下来,因为都是字符串常量。故在程序运行期不会产生StringBulider对象,而前者不同,s的值在编译期无法确定,所以JVM就会在运行期产生StringBulider对象来进行append。

2008-05-08 10:12 | cheng

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

变量和常量都是压栈,这在bytecode中没有区别,就象汇编语言,根本就没有变量和常量之分。

如下面的代码

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

对应的bytecode是

String s = "dd";
// 0 0:ldc1 #32 <String "dd">
// 1 2:astore_1
String ss = (new StringBuilder("ok")).append(s).append("xyz").append(5).toString();
// 2 3:new #16 <Class StringBuilder>
// 3 6:dup
// 4 7:ldc1 #34 <String "ok">
// 5 9:invokespecial #20 <Method void StringBuilder(String)>
// 6 12:aload_1
// 7 13:invokevirtual #25 <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
// 8 16:ldc1 #36 <String "xyz">
// 9 18:invokevirtual #25 <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
// 10 21:iconst_5
// 11 22:invokevirtual #38 <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
// 12 25:invokevirtual #29 <Method String StringBuilder.toString()>
// 13 28:astore_2
System.out.println(ss);
// 14 29:getstatic #41 <Field PrintStream System.out>
// 15 32:aload_2
// 16 33:invokevirtual #47 <Method void PrintStream.println(String)>
// 17 36:return


仍然使用了StringBuilder.append(s)
2008-05-08 10:22 | 银河使者

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

仍然使用了StringBuilder.append(s) 不是因为“变量和常量都是压栈,这在bytecode中没有区别,就象汇编语言,根本就没有变量和常量之分”。

只所以会使用append,是因为其中有字符串引用的存在。例如:对于new操作而言,其引用和对象的值是在运行期来动态分配堆空间和栈空间的。

String ss = "ok" + s + "xyz" + 5; 这其中"ok" ,"xyz"和5的值在JVM编译器j将java源文件编译为class文件时就已经确定下来了,但s在编译期间是无法确定的,只能在class文件装载到虚拟机,在准备阶段来动态获得其所指对象的值,即"dd"。





2008-05-08 11:13 | cheng

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

@银河使者
好像没有明白cheng的意思

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

这种情况,是不需要new StringBuilder.
2008-05-08 17:12 | east

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

如果连接字符串不在循环中,当然不需要new StringBuilder了。我的意思是说尽量让jvm少建立StringBuilder对象。
2008-05-08 18:24 | 银河使者

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

请问结果是什么?说了半天都没说
2008-05-28 15:43 | 懒人

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

要什么结果。 就是在循环里连接字符串时,最好要在循环外建立一个StringBuilder对象,然后在循环中使用StringBuilder.append方法连接,而不用直接使用“+”进行连接字符串
2008-05-28 15:53 | 银河使者

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

@银河使者
2008-05-29 11:07 | 懒人

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

LZ你的分析看上去没问题,但是忽略了一个Copy-On-Write-Semantic的原理。为什么要用StringBuilder,相信是为了性能上的考虑。既然要提高性能,Copy-On-Write是必不可缺的。cheng说的例子,正好就是一个编译器进行优化的特例。LZ,编译码可以帮助分析,但是别光测试一些情况,就轻易下结论。
2008-05-29 18:09 | stanley_xu

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

一个题外话,LZ你贴了很多文章(标题都蛮吸引),但你有没有发现,往往你转载的文章评论很少,你标出原创的文章却评论一堆呢?
2008-05-29 18:13 | stanley_xu

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

还是原创的比贴的文章多。贴的都是转载的文章,很多都是非计算机的,总不能给它们也加上原创吧。^-^。只是感觉有意思。哈哈,至于评论吗?多少也无所谓。只是做个备份。

编译码是可以帮助分析,但是有时编译码是很愚蠢的。就象编译器虽然可以优化代码,但是使用编译器生成的汇编代码永远不可能和手工编写的代码相比。

还有就是为什么有的基于java的软件,如某些桌面软件,office等,的速度或性能不如同类的软件,虽然它们实现的功能类似,但是如果不注意这些细节的地方。就会量变引起质变。从而将自己的程序拖跨。学习一门语言很容易,但要是充分了解这门语言,也许要花很多精力和时间。
2008-05-29 18:53 | 银河使者

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

还有在循环里尽量不要使用“+”连接字符串,而要在循环外使用StringBuilder,并且在循环里使用append来连接字符串的结论,并不是我首先提出来的,而是由某位大师提出的。我只是在这里分析了一下这个结论,并验证它的正确性。

2008-05-29 18:57 | 银河使者

# re: 在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder  回复  更多评论   

请问,使用jad反编译*.class时,发现有些字符串不能正常显示。例如:
static
{
String as[] = new String[7];
// 0 0:bipush 7
// 1 2:anewarray String[]
// 2 5:dup
// 3 6:iconst_0
as;
as;
// 4 7:ldc1 #67 <String "P{\f||Es\033rzFi\032a">
0;
"P{\f||Es\033rzFi\032a";
6;
// 5 9:bipush 6
goto _L1
//* 6 11:goto 86
_L14:
PLUGIN_ID;
// 7 14:putstatic #454 <Field String PLUGIN_ID>
"p{\f||es\033rzFI\032aO^o\030|q\034~\032f|@s\017av]t";
// 8 17:ldc1 #77 <String "p{\f||es\033rzFI\032aO^o\030|q\034~\032f|@s\017av]t">
-1;
// 9 19:bipush -1
goto _L1
//* 10 21:goto 86
_L7:

请问怎么能正确反编译吗?
2008-12-11 19:02 | xu_cq

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