2.Java程序优化-字符串优化处理之StringBuffer和StringBuilder

最新推荐文章于 2022-06-28 18:35:44 发布

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分类专栏： Java性能调优文章标签： StringBuffer StringBuilder Java 性能调优同步

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本文探讨了Java中使用StringBuffer和StringBuilder进行字符串优化的原因，指出虽然Java编译器能优化静态字符串连接，但在大量操作时，直接使用StringBuilder或StringBuffer能显著提升性能。区别在于StringBuffer是线程安全的，适合多线程环境，而StringBuilder在单线程下性能更优。初始化时可以设置容量参数以提高效率。

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为什么需要使用StringBuffer或StringBuilder类

由于String对象是不可变的，所以在需要对字符串进行修改时，如果使用String，String对象总是会生成新的对象，所以，其性能比较差。
在这个时候，推荐使用StringBuffer和StringBuilder类。

StringBuilder result = new StringBuilder();
result.append("String");
result.append("and");
//上述代码只生成了一个实例result，并通过append()方法向其添加字符串

String result = "String"+"and";

将上述两端代码分别执行5万次，你会发现，第一段代码执行耗时15ms，第二段耗时0ms。为什么？不应该第一段更快吗？

原来，对于静态字符串的连接操作(比如，第二段代码)，Java在编译的时候会自动进行优化，在编译的时候就能确定result的最终值，所以在编译的时候直接计算出了result的值。

String str1="String";
String str2="and";
String result=str1+str2;

对于这段代码，由于将每个字符串放到了变量中，所以无法在编译的时候确定result的值。将上述代码运行5万次，耗时16ms。但是这个性能与StringBuilder几乎一样，为什么？通过反编译，你会发现：

String str1="String";
String str2="and";
String result=(new StringBuilder(String.valueOf(str1))).append(str2).toString();
//编译器对字符串的累加进行了优化，所以这段代码的性能与直接使用StringBuild几乎是一样的；

但我们需要注意的是，即便Java编译器会自动对代码进行优化，但编译器显然是不够聪明的。像上述代码所示，它每次会生成一个新的StringBuilder对象，这会代码一定的性能开销。当你把上述代码运行5万次时，性能的差异是非常非常明显的。

所以，在字符串需要被修改的地方，还是推荐直接使用StringBuilder类或StringBuffer类。

StringBuilder和StringBuffer的选择

StringBuilder和StringBuffer几乎一样，它们的区别在于StringBuffer对几乎所有的方法都做了同步处理，而StringBuilder并没有做任何同步。

在无需考虑线程安全的情况下，可以使用性能更好的StringBuilde。但如果对线程安全有要求，就只能使用StringBuffer了。

容量参数

无论是StringBuilder还是StringBuffer，在初始化的时候都可以设置一个容量参数，指定它们的初始大小。如果不指定，默认是16个字节。对应的构造函数如下：

public StringBuilder(int capacity)
public StringBuffer(int capacity)

AbstractStringBuilder(int capacity){
    value = new char[capacity];
}

//添加字符串时，如果需要的容量超过了char数组的剩余容量，则需要扩容。扩容函数在AbstractStringBuilder中定义
void expandCapacity(int minimumCapacity){
    int newCapacity = (value.length+1)*2;       //容量翻倍
    if(newCapacity < 0){
        newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
    }else if(minimumCapacity > newCapacity){
        newCapacity = minimumCapacity
    }
    //建立新的char数组数组，然后将原数组中的内容复制到这个新的数组
    //所以，对于大对象的扩容会涉及到大量的内存复制操作，会有较大的性能开销
    value = Arrays.copyOf(value,newCapacity);   
}