在Java中字符串连接方式（“＋” 和 StringBuilder）的区别与联系

 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，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。

  那么是不是可以根据这个结论推出使用"+"和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"+"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"+"和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.