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StringBuider 在什麼條件下、如何使用效率更高

←手機掃碼閱讀     ml5rwbikls @ 2020-07-01 , reply:0

引言

都說 StringBuilder 在處理字符串拼接上效率要強於 String,但有時候我們的理解可能會存在一定的偏差。最近我在測試數據導入效率的時候就發現我以前對 StringBuilder 的部分理解是錯誤的。 後來我通過實踐測試 + 找原理 的方式搞清楚了這塊的邏輯。現在將過程分享給大家

測試用例

我們的代碼在循環中拼接字符串一般有兩種情況

第一種就是每次循環將對象中的幾個字段拼接成一個新字段,再賦值給對象第二種操作是在循環外創建一個字符串對象,每次循環向該字符串拼接新的內容。循環結束後得到拼接好的字符串

對於這兩種情況,我創建了兩個對照組

第一組:

在每次 For 循環中拼接字符串,即拼即用、用完即毀。分別使用 String 和 StringBuilder 拼接

   /**    * 循環內 String 拼接字符串,一次循環後銷燬    */   public static void useString(){    for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {     String str = str1 + i + str2 + i + str3 + i + str4 ;    }   }     /**    * 循環內 使用 StringBuilder 拼接字符串,一次循環後銷燬    */   public static void useStringBuilder(){    for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {     StringBuilder sb = new StringBuilder();     String s = sb.append(str1).append(i).append(str2).append(i).append(str3).append(i).append(str4).toString();    }   }

 

第二組:

多次 For 循環拼接一個字符串,循環結束後使用字符串,使用後由垃圾回收器回收。也是分別使用 String 和 StringBuilder 拼接

   /**    * 多次循環拼接成一個字符串 用 String    */   public static void useStringSpliceOneStr (){    String str = "";    for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_LOWER; i++) {     str += str1 + str2 + str3 + str4 + i;    }   }     /**    * 多次循環拼接成一個字符串 用 StringBuilder    */   public static void useStringBuilderSpliceOneStr(){    StringBuilder sb = new StringBuilder();    for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_LOWER; i++) {     sb.append(str1).append(str2).append(str3).append(str4).append(i);    }   }

 

為了保證測試質量,在每個測試項目進行前。線程休息 2s,之後空跑 5 次熱身。最後執行 5 次求平均時間的方式計算時間

   public static int executeSometime(int kind, int num) throws InterruptedException {    Thread.sleep(2000);    int sum = 0;    for (int i = 0; i < num + 5; i++) {     long begin = System.currentTimeMillis();       switch (kind){      case 1:       useString();       break;      case 2:       useStringBuilder();       break;      case 3:       useStringSpliceOneStr();       break;      case 4:       useStringBuilderSpliceOneStr();       break;      default:       return 0;     }       long end = System.currentTimeMillis();       if(i > 5){      sum += (end - begin);     }    }    return sum / num;   }

 

主方法

  public class StringTest {   public static final int CYCLE_NUM_BIGGER = 10_000_000;   public static final int CYCLE_NUM_LOWER = 10_000;   public static final String str1 = "張三";   public static final String str2 = "李四";   public static final String str3 = "王五";   public static final String str4 = "趙六";       public static void main(String[] args) throws InterruptedException {    int time = 0;    int num = 5;      time = executeSometime(1, num);    System.out.println("String拼接 "+ CYCLE_NUM_BIGGER +" 次," + num + "次平均時間:" + time + " ms");      time = executeSometime(2, num);    System.out.println("StringBuilder拼接 "+ CYCLE_NUM_BIGGER +" 次," + num + "次平均時間:" + time + " ms");      time = executeSometime(3, num);    System.out.println("String拼接單個字符串 "+ CYCLE_NUM_LOWER +" 次," + num + "次平均時間:" + time + " ms");      time = executeSometime(4, num);    System.out.println("StringBuilder拼接單個字符串 "+ CYCLE_NUM_LOWER +" 次," + num + "次平均時間:" + time + " ms");     }  }

 

測試結果

測試結果如下

結果分析

第一組

10_000_000 次循環拼接,在循環內使用 String 和 StringBuilder 的效率是一樣的!為什麼呢?

使用 javap -c StringTest.class 反編譯查看兩個方法編譯後的文件:

可以發現 String 方法拼接字符串編譯器優化後使用的就是 StringBuilder、因此用例1 和用例2 的效率是一樣的。

第二組

第二組的結果就是大家喜聞樂見的了,由於 10_000_000 次循環String 拼接實在太慢所以我採用了 10_000 次拼接來分析。

分析用例3:雖然編譯器會對 String 拼接做優化,但是它每次在循環內創建 StringBuilder 對象,在循環內銷燬。下次循環他有創建。相比較用例4在循環外創建,多了 n 次 new 對象、銷燬對象的操作、n - 1 次將 StringBuilder 轉換成 String 的操作 。效率低也是理所應當了。

擴展

第一組的測試還有一種寫法:

   /**    * 循環內 使用 StringBuilder 拼接字符串,一次循環後銷燬    */   public static void useStringBuilderOut(){    StringBuilder sb = new StringBuilder();    for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {  //   sb.setLength(0);     sb.delete(0, sb.length());     String s = sb.append(str1).append(i).append(str2).append(i).append(str3).append(i).append(str4).toString();    }   }

 

循環外創建 StringBuilder 每次循環開始的時候清空 StringBuilder 的內容然後拼接。這種寫法無論使用 sb.setLength(0); 還是 sb.delete(0, sb.length()); 效率都比直接在循環內使用 String / StringBuilder 慢。奈何才疏學淺我一直想不明白為什麼他慢。我猜測是 new 對象的速度比重置長度慢,於是這樣測試了以下:

   public static void createStringBuider() {    for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {     StringBuilder sb = new StringBuilder();    }   }     public static void cleanStringBuider() {    StringBuilder sb = new StringBuilder();    for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {     sb.delete(0, sb.length());    }   }

 

但是結果是 cleanStringBuider 更快。讓我摸不著頭腦

如果有大神看到希望可以幫忙分析分析

結論

編譯器會將 String 拼接優化成使用 StringBuilder,但是還是有一些缺陷的。主要體現在循環內使用字符串拼接,編譯器不會創建單個 StringBuilder 以複用

對於多次循環內拼接一個字符串的需求:StringBuilder 很快,因為其避免了 n 次 new 對象、銷燬對象的操作,n - 1 次將 StringBuilder 轉換成 String 的操作

StringBuilder 拼接不適用於循環內每次拼接即用的操作方式。因為編譯器優化後的 String 拼接也是使用 StringBuilder 兩者的效率一樣。後者寫起來還方便...


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