【224期】Java 字符串拼接五种方法的性能比较分析,从执行100次到90万次?

字符串拼接一般使用“+”,但是“+”不能满足大批量数据的处理,Java中有以下五种方法处理字符串拼接,各有优缺点,程序开发应选择合适的方法实现。

1、加号 “+”
2、String contact() 方法
3、StringUtils.join() 方法
4、StringBuffer append() 方法
5、StringBuilder append() 方法

经过简单的程序测试,从执行100次到90万次的时间开销如下表:

1641634278(1).png

由此可以看出:

1、方法1 加号 “+” 拼接 和 方法2 String contact() 方法 适用于小数据量的操作,代码简洁方便,加号“+” 更符合我们的编码和阅读习惯;

2、方法3 StringUtils.join() 方法 适用于将ArrayList转换成字符串,就算90万条数据也只需68ms,可以省掉循环读取ArrayList的代码;

3、方法4 StringBuffer append() 方法 和 方法5 StringBuilder append() 方法 其实他们的本质是一样的,都是继承自AbstractStringBuilder,效率最高,大批量的数据处理最好选择这两种方法。

4、方法1 加号 “+” 拼接 和 方法2 String contact() 方法 的时间和空间成本都很高(分析在本文末尾),不能用来做批量数据的处理。

源代码,供参考

package cnblogs.twzheng.lab2;

/**
 * @author Tan Wenzheng
 *
 */
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

public class TestString {

    private static final int max = 100;

    public void testPlus() {
        System.out.println(">>> testPlus() <<<");

        String str = "";

        long start = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < max; i++) {
            str = str + "a";
        }

        long end = System.currentTimeMillis();

        long cost = end - start;

        System.out.println("   {str + \"a\"} cost=" + cost + " ms");
    }

    public void testConcat() {
        System.out.println(">>> testConcat() <<<");

        String str = "";

        long start = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < max; i++) {
            str = str.concat("a");
        }

        long end = System.currentTimeMillis();

        long cost = end - start;

        System.out.println("   {str.concat(\"a\")} cost=" + cost + " ms");
    }

    public void testJoin() {
        System.out.println(">>> testJoin() <<<");

        long start = System.currentTimeMillis();

        List<String> list = new ArrayList<String>();

        for (int i = 0; i < max; i++) {
            list.add("a");
        }

        long end1 = System.currentTimeMillis();
        long cost1 = end1 - start;

        StringUtils.join(list, "");

        long end = System.currentTimeMillis();
        long cost = end - end1;

        System.out.println("   {list.add(\"a\")} cost1=" + cost1 + " ms");
        System.out.println("   {StringUtils.join(list, \"\")} cost=" + cost
                + " ms");
    }

    public void testStringBuffer() {
        System.out.println(">>> testStringBuffer() <<<");

        long start = System.currentTimeMillis();

        StringBuffer strBuffer = new StringBuffer();

        for (int i = 0; i < max; i++) {
            strBuffer.append("a");
        }
        strBuffer.toString();

        long end = System.currentTimeMillis();

        long cost = end - start;

        System.out.println("   {strBuffer.append(\"a\")} cost=" + cost + " ms");
    }

    public void testStringBuilder() {
        System.out.println(">>> testStringBuilder() <<<");

        long start = System.currentTimeMillis();

        StringBuilder strBuilder = new StringBuilder();

        for (int i = 0; i < max; i++) {
            strBuilder.append("a");
        }
        strBuilder.toString();

        long end = System.currentTimeMillis();

        long cost = end - start;

        System.out
                .println("   {strBuilder.append(\"a\")} cost=" + cost + " ms");
    }
}

测试结果:

1、执行100次, private static final int max = 100;
>>> testPlus() <<<
   {str + "a"} cost=0 ms
>>> testConcat() <<<
   {str.concat("a")} cost=0 ms
>>> testJoin() <<<
   {list.add("a")} cost1=0 ms
   {StringUtils.join(list, "")} cost=20 ms
>>> testStringBuffer() <<<
   {strBuffer.append("a")} cost=0 ms
>>> testStringBuilder() <<<
   {strBuilder.append("a")} cost=0 ms

2、执行1000次, private static final int max = 1000;

>>> testPlus() <<<
   {str + "a"} cost=10 ms
>>> testConcat() <<<
   {str.concat("a")} cost=0 ms
>>> testJoin() <<<
   {list.add("a")} cost1=0 ms
   {StringUtils.join(list, "")} cost=20 ms
>>> testStringBuffer() <<<
   {strBuffer.append("a")} cost=0 ms
>>> testStringBuilder() <<<
   {strBuilder.append("a")} cost=0 ms

3、执行1万次, private static final int max = 10000;

>>> testPlus() <<<
   {str + "a"} cost=150 ms
>>> testConcat() <<<
   {str.concat("a")} cost=70 ms
>>> testJoin() <<<
   {list.add("a")} cost1=0 ms
   {StringUtils.join(list, "")} cost=30 ms
>>> testStringBuffer() <<<
   {strBuffer.append("a")} cost=0 ms
>>> testStringBuilder() <<<
   {strBuilder.append("a")} cost=0 ms
4、执行10万次, private static final int max = 100000;
>>> testPlus() <<<
   {str + "a"} cost=4198 ms
>>> testConcat() <<<
   {str.concat("a")} cost=1862 ms
>>> testJoin() <<<
   {list.add("a")} cost1=21 ms
   {StringUtils.join(list, "")} cost=49 ms
>>> testStringBuffer() <<<
   {strBuffer.append("a")} cost=10 ms
>>> testStringBuilder() <<<
   {strBuilder.append("a")} cost=10 ms

5、执行20万次, private static final int max = 200000;

>>> testPlus() <<<
   {str + "a"} cost=17196 ms
>>> testConcat() <<<
   {str.concat("a")} cost=7653 ms
>>> testJoin() <<<
   {list.add("a")} cost1=20 ms
   {StringUtils.join(list, "")} cost=51 ms
>>> testStringBuffer() <<<
   {strBuffer.append("a")} cost=20 ms
>>> testStringBuilder() <<<
   {strBuilder.append("a")} cost=16 ms

6、执行50万次, private static final int max = 500000;

>>> testPlus() <<<
   {str + "a"} cost=124693 ms
>>> testConcat() <<<
   {str.concat("a")} cost=49439 ms
>>> testJoin() <<<
   {list.add("a")} cost1=21 ms
   {StringUtils.join(list, "")} cost=50 ms
>>> testStringBuffer() <<<
   {strBuffer.append("a")} cost=20 ms
>>> testStringBuilder() <<<
   {strBuilder.append("a")} cost=10 ms

7、执行90万次, private static final int max = 900000;

>>> testPlus() <<<
   {str + "a"} cost=456739 ms
>>> testConcat() <<<
   {str.concat("a")} cost=186252 ms
>>> testJoin() <<<
   {list.add("a")} cost1=20 ms
   {StringUtils.join(list, "")} cost=68 ms
>>> testStringBuffer() <<<
   {strBuffer.append("a")} cost=30 ms
>>> testStringBuilder() <<<
   {strBuilder.append("a")} cost=24 ms

查看源代码,以及简单分析

String contact 和 StringBufferStringBuilder 的源代码都可以在Java库里找到,有空可以研究研究。

1、其实每次调用contact()方法就是一次数组的拷贝,虽然在内存中是处理都是原子性操作,速度非常快,但是,最后的return语句会创建一个新String对象,限制了concat方法的速度。

public String concat(String str) {
        int otherLen = str.length();
        if (otherLen == 0) {
            return this;
        }
        int len = value.length;
        char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
        str.getChars(buf, len);
        return new String(buf, true);
    }

2、StringBuffer 和 StringBuilder 的append方法都继承自AbstractStringBuilder,整个逻辑都只做字符数组的加长,拷贝,到最后也不会创建新的String对象,所以速度很快,完成拼接处理后在程序中用strBuffer.toString()来得到最终的字符串。

/**
     * Appends the specified string to this character sequence.
     * <p>
     * The characters of the {@code String} argument are appended, in
     * order, increasing the length of this sequence by the length of the
     * argument. If {@code str} is {@code null}, then the four
     * characters {@code "null"} are appended.
     * <p>
     * Let <i>n</i> be the length of this character sequence just prior to
     * execution of the {@code append} method. Then the character at
     * index <i>k</i> in the new character sequence is equal to the character
     * at index <i>k</i> in the old character sequence, if <i>k</i> is less
     * than <i>n</i>; otherwise, it is equal to the character at index
     * <i>k-n</i> in the argument {@code str}.
     *
     * @param   str   a string.
     * @return  a reference to this object.
     */
    public AbstractStringBuilder append(String str) {
        if (str == null) str = "null";
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        str.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    }
/**
     * This method has the same contract as ensureCapacity, but is
     * never synchronized.
     */
    private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
        // overflow-conscious code
        if (minimumCapacity - value.length > 0)
            expandCapacity(minimumCapacity);
    }

    /**
     * This implements the expansion semantics of ensureCapacity with no
     * size check or synchronization.
     */
    void expandCapacity(int minimumCapacity) {
        int newCapacity = value.length * 2 + 2;
        if (newCapacity - minimumCapacity < 0)
            newCapacity = minimumCapacity;
        if (newCapacity < 0) {
            if (minimumCapacity < 0) // overflow
                throw new OutOfMemoryError();
            newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
        }
        value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
    }

3、字符串的加号“+” 方法, 虽然编译器对其做了优化,使用StringBuilder的append方法进行追加,但是每循环一次都会创建一个StringBuilder对象,且都会调用toString方法转换成字符串,所以开销很大。

注:执行一次字符串“+”,相当于 str = new StringBuilder(str).append("a").toString();

4、本文开头的地方统计了时间开销,根据上述分析再想想空间的开销。常说拿空间换时间,反过来是不是拿时间换到了空间呢,但是在这里,其实时间是消耗在了重复的不必要的工作上(生成新的对象,toString方法),所以对大批量数据做处理时,加号“+” 和 contact 方法绝对不能用,时间和空间成本都很高。

~阅读全文-人机检测~

微信公众号“Java精选”(w_z90110),专注Java技术干货分享!让你从此路人变大神!回复关键词领取资料:如Mysql、Hadoop、Dubbo、Spring Boot等,免费领取视频教程、资料文档和项目源码。微信搜索小程序“Java精选面试题”,内涵3000+道Java面试题!

涵盖:互联网那些事、算法与数据结构、SpringMVC、Spring boot、Spring Cloud、ElasticSearch、Linux、Mysql、Oracle等

评论

分享:

支付宝

微信