• StringBuilder和StringBuffer解析(百度面试题优化须要用到的)


    StringBuilder是java5及以后提供的API,它不是线程安全的,而StringBuffer是java1.4曾经的API,它是线程安全的,所以说StringBuilder的效率更高一些,今天来讲一下在java中字符串连接的几种方法比較。。

    写这篇文章主要是关于曾经的一篇文章百度面试题,中因为循环中字符串的连接问题须要优化一下。。

    字符串是Java程序中最经常使用的一种数据结构之中的一个。在Java中的String类已经重载的"+"。也就是说,字符串能够直接使用"+"进行连接,如以下代码所看到的:

    1. 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。要依据详细情况来
    定。在Java中提供了一个StringBuilder类(这个类仅仅在J2SE5及以上版本号提供,曾经的版本号使用 StringBuffer类),这个类也能够起到"+"的作用。那么我们应该用哪个呢?

    以下让我们先看看例如以下的代码:

    1. 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"+"号并没有什么差别,但事实真的如此吗?以下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,当中的奥秘就一目了然了。在本文将使用jad来反编译,命令例如以下:

    jad -o -a -s d.java TestSimplePlus.class

    反编译后的代码例如以下:

    1. 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,只是大家不必操心。本文的目的并非解说Java Byte Code,因此,并不用了解详细的字节码的含义。

    使用jad反编译的优点之中的一个就是能够同一时候生成字节码和源码。这样能够进行对比研究。从上面的代码非常easy看出,尽管在源程序中使用了"+",但在编 译时仍然将"+"转换成StringBuilder。因此,我们能够得出结论,在Java中不管使用何种方式进行字符串连接,实际上都使用的是 StringBuilder类。

    那么是不是能够依据这个结论推出使用"+"和StringBuilder类的效果是一样的呢?这个要从两个方面的解释。假设从执行结果来解释,那么"+"和StringBuilder是全然等效的。但假设从执行效率和资源消耗方面看,那它们将存在非常大的差别。

    当然,假设连接字符串行表达式非常easy(如上面的顺序结构),那么"+"和StringBuilder类基本是一样的,但假设结构比較复杂,如使用循环来连接字符串,那么产生的Java Byte Code就会有非常大的差别。先让我们看看例如以下的代码:

    1. 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例如以下:

    1. 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            
          }  
      }

       

    大家能够看到,尽管编译器将"+"转换成了StringBuilder类,但创建StringBuilder对象的位置却在for语句内部。这就意 味着每运行一次循环,就会创建一个StringBuilder对象(对于本例来说,是创建了10个StringBuilder对象),尽管Java有垃圾 回收器,但这个回收器的工作时间是不定的。假设不断产生这种垃圾,那么仍然会占用大量的资源。解决问题的方法就是在程序中直接使用 StringBuilder类来连接字符串,代码例如以下:

    1. 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例如以下:

    1. 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能够看出,创建StringBuilder的代码被放在了for语句外。尽管这样处理在源程序中看起来复杂,但却换来了更高的效率,同一时候消耗的资源也更少了。

    在使用StringBuilder类时要注意,尽量不要"+"和StringBuilder混着用,否则会创建很多其它的StringBuilder对象,如以下代码所:

    1. for (int i = 0; i <  10; i++)  
      {  
          result.append(rand.nextInt(1000));  
          result.append(" ");  
      } 
      改成例如以下形式:
      
      for (int i = 0; i <  10; i++)  
      {  
           result.append(rand.nextInt(1000) + " ");  
      }  
      
      则反编译后的结果例如以下:
      
       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

       

    从上面的代码能够看出,Java编译器将"+"编译成了StringBuilder类,这样for语句每循环一次,又创建了一个StringBuilder对象。

    假设将上面的代码在JDK1.4下编译,必须将StringBuilder改为StringBuffer,而JDK1.4将"+"转换为 StringBuffer(由于JDK1.4并没有提供StringBuilder类)。StringBuffer和StringBuilder的功能基 本一样,仅仅是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。

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    199326422


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