StringBuilder和Stopwatch使用初步

本文通过实验对比了StringBuilder与String在进行大量字符串拼接时的性能表现,结果显示StringBuilder的效率远高于String,尤其是在频繁的拼接操作中。文章还提供了具体的代码示例和性能测试方法。

string在进行运算时(如赋值、拼接等)会产生一个新的实例,而StringBuilder则不会。
所以在大量字符串拼接或频繁对某一个字符串进行操作时最好使用StringBuilder,而非string。

string类型在进行重复的拼接赋值操作的时候,之所以速度慢,效率低,是因为它在内存的堆中不停的开辟空间,而StringBuilder之所以速度快,效率高,是因为在整个的拼接、赋值操作中,它只是操作的一块内存,并没有再单独的开辟新空间(省略了开辟空间的时间)。


若要使用Stopwatch这个类,需要先添加命名空间引用:

using System.Diagnostics; //可以通过右键添加或者快捷键:Alt+Shift+F10

Stopwatch sw=new Stopwatch(); //这个类一般记录程序运行的时间
sw.Start();
        /*
        //add code
        */

sw.Stop();

Console.WriteLine(sw.Elapsed);


效果对比:

使用string时:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Diagnostics;

namespace StringBuilderandStopWatch
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            string str = "";

            Stopwatch sw = new Stopwatch();//这个类一般用来记录程序运行的时间
            sw.Start();
            for (int i = 0; i < 100000; i++)
            {
                str += "1";
            }
            sw.Stop();
            Console.WriteLine(sw.Elapsed);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}
耗时:


使用StringBuilder时:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Diagnostics;

namespace StringBuilderandStopWatch
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            Stopwatch sw = new Stopwatch();//这个类一般用来记录程序运行的时间
            sw.Start();
            for (int i = 0; i < 100000; i++)
            {
             <span style="color:#FF0000;"><strong>   sb.Append("1");</strong></span>
            }
            sw.Stop();
            Console.WriteLine(sw.Elapsed);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}
耗时:


对比发现,两者相差竟达2835倍!



### StringBuilder StringBuffer 的使用方法及区别 #### 1. 基本概念 `StringBuilder` `StringBuffer` 都是用于处理可变字符串的对象。它们的主要区别在于线程安全性性能表现。 - **线程安全性** `StringBuffer` 中的方法大多被 `synchronized` 关键字修饰,这使得它在线程并发环境中是安全的[^3]。然而,这种同步机制会带来额外的开销,从而降低其运行效率。 相反,`StringBuilder` 并未采用任何同步措施,因此它是非线程安全的,但在单线程环境下具有更高的性能[^1]。 - **继承关系** 这两种类均继承自抽象基类 `AbstractStringBuilder`,这意味着它们的核心功能几乎完全一致。 --- #### 2. 方法对比 两者支持相同的操作集,例如: - **追加内容**: `append()` - **插入内容**: `insert()` - **删除子串**: `delete()` 或 `deleteCharAt()` - **替换子串**: `replace()` 以下是具体的代码示例展示两者的共同用法: ```java // 使用 StringBuffer StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer("初始值"); stringBuffer.append("附加内容").insert(0, "前缀").delete(5, 8); System.out.println(stringBuffer); // 使用 StringBuilder StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("初始值"); stringBuilder.append("附加内容").insert(0, "前缀").delete(5, 8); System.out.println(stringBuilder); ``` 尽管语法相似,但由于 `StringBuffer` 的同步特性,在高并发场景下可能更适合使用它[^4]。 --- #### 3. 性能比较 在性能方面,通常遵循以下规律: - 单线程环境:`StringBuilder > StringBuffer` 在无竞争条件下,`StringBuilder` 不受同步锁的影响,因而表现出更佳的速度更低的资源消耗[^1]。 - 多线程环境:`StringBuffer` 更可靠 如果多个线程同时访问并修改同一个对象,则应优先选用 `StringBuffer` 来保障数据一致性[^3]。 | 场景 | 推荐类型 | 原因 | |-----------------|------------------|----------------------------------------------------------------------| | 单线程操作 | `StringBuilder` | 提供更快的执行速度,因为无需承担同步带来的负担 | | 多线程共享变量 | `StringBuffer` | 能够有效防止竞态条件的发生 | --- #### 4. 实际应用案例分析 假设我们需要在一个循环中不断拼接大量字符串片段,下面分别展示了基于这两种类型的实现方式及其潜在差异。 ##### 示例一:简单字符串连接 (推荐使用 StringBuilder) ```java public static void main(String[] args) { long startTime = System.currentTimeMillis(); StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < 100000; ++i) { sb.append(i).append(","); } long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.printf("Using StringBuilder took %d ms%n", (endTime - startTime)); } ``` ##### 示例二:多线程环境下的字符串更新 (适合使用 StringBuffer) ```java import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class TestThreadSafe { private final static StringBuffer sharedBuffer = new StringBuffer(); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10); Runnable task = () -> { synchronized (sharedBuffer) { // 确保线程间互斥访问 sharedBuffer.append(Thread.currentThread().getName()).append(", "); } }; for (int i = 0; i < 100; ++i) { executor.submit(task); } executor.shutdown(); while (!executor.isTerminated()) {} System.out.println(sharedBuffer.toString()); } } ``` 上述例子表明了如何依据实际需求选取合适的工具类[^4]。 --- ### 结论 综上所述,当面临需要动态调整字符串的任务时,可以根据具体情况决定是否引入线程保护机制以及权衡相应的性能损耗。对于绝大多数现代应用程序而言,默认情况下倾向于利用 `StringBuilder` 完成大部分工作负载即可满足预期目标[^4]。 相关问题
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