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服務器之家 - 編程語言 - JAVA教程 - Java 字符串的拼接詳解

Java 字符串的拼接詳解

2020-06-09 11:53java教程網 JAVA教程

本文主要介紹Java 字符串的拼接知識內容,這里整理了相關資料,及簡單的示例代碼,有興趣的小伙伴可以參考下

工作日忙于項目的邏輯實現,周六有點時間,從書柜里拿出厚厚的英文版Thinking In Java,讀到了字符串對象的拼接。參考著這本書做個翻譯,加上自己思考的東西,寫上這篇文章記錄一下。

不可變的String對象

在Java中,String對象是不可變的(Immutable)。在代碼中,可以創建多個某一個String對象的別名。但是這些別名都是的引用是相同的。

比如s1和s2都是”droidyue.com”對象的別名,別名保存著到真實對象的引用。所以s1 = s2

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String s1 = "droidyue.com";
String s2 = s1;
System.out.println("s1 and s2 has the same reference =" + (s1 == s2));

Java中僅有的重載運算符

在Java中,唯一被重載的運算符就是字符串的拼接相關的。+,+=。除此之外,Java設計者不允許重載其他的運算符。

拼接剖析

真的有性能代價么

了解了上面兩點,可能會有這樣的思考,既然Sting對象不可變,那么多個(三個及以上)字符串拼接必然產生多余的中間String對象。

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String userName = "Andy";
String age = "24";
String job = "Developer";
String info = userName + age + job;

要得到上面的info,就會userName和age拼接生成臨時一個String對象t1,內容為Andy24,然后有t1和job拼接生成最終我們需要的info對象,這其中,產生了一個中間的t1,而且t1創建之后,沒有主動回收,勢必會占一定的空間。如果是一個很多(假設上百個,多見于對對象的toString的調用)字符串的拼接,那么代價就更大了,性能一下會降低很多。

編譯器的優化處理

真的會有上面的性能代價么,字符串拼接這么常用,沒有特殊的處理優化么,答案是有的,這個優化進行在編譯器編譯.java到bytecode時。

一個Java程序如果想運行起來,需要經過兩個時期,編譯時和運行時。在編譯時,Java 編譯器(Compiler)將java文件轉換成字節碼。在運行時,Java虛擬機(JVM)運行編譯時生成的字節碼。通過這樣兩個時期,Java做到了所謂的一處編譯,處處運行。

我們實驗一下編譯期都做了哪些優化,我們制造一段可能會出現性能代價的代碼。

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public class Concatenation {
 public static void main(String[] args) {
   String userName = "Andy";
   String age = "24";
   String job = "Developer";
   String info = userName + age + job;
   System.out.println(info);
 }
}

對Concatenation.java進行編譯一下。得到Concatenation.class

javac Concatenation.java

然后我們使用javap反編譯一下編譯出來的Concatenation.class文件。javap -c Concatenation。如果沒有找到javap命令,請考慮將javap所在目錄加入環境變量或者使用javap的完整路徑。

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17:22:04-androidyue~/workspace_adt/strings/src$ javap -c Concatenation
Compiled from "Concatenation.java"
public class Concatenation {
 public Concatenation();
  Code:
    0: aload_0
    1: invokespecial #1         // Method java/lang/Object."<init>":()V
    4: return   
 
 public static void main(java.lang.String[]);
  Code:
    0: ldc      #2         // String Andy
    2: astore_1
    3: ldc      #3         // String 24
    5: astore_2
    6: ldc      #4         // String Developer
    8: astore_3
    9: new      #5         // class java/lang/StringBuilder
   12: dup
   13: invokespecial #6         // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
   16: aload_1
   17: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   20: aload_2
   21: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   24: aload_3
   25: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   28: invokevirtual #8         // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
   31: astore    4
   33: getstatic   #9         // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   36: aload     4
   38: invokevirtual #10         // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   41: return
}

其中,ldc,astore等為java字節碼的指令,類似匯編指令。后面的注釋使用了Java相關的內容進行了說明。 我們可以看到上面有很多StringBuilder,但是我們在Java代碼里并沒有顯示地調用,這就是Java編譯器做的優化,當Java編譯器遇到字符串拼接的時候,會創建一個StringBuilder對象,后面的拼接,實際上是調用StringBuilder對象的append方法。這樣就不會有我們上面擔心的問題了。

僅靠編譯器優化?

既然編譯器幫我們做了優化,是不是僅僅依靠編譯器的優化就夠了呢,當然不是。
下面我們看一段未優化性能較低的代碼

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public void implicitUseStringBuilder(String[] values) {
 String result = "";
 for (int i = 0 ; i < values.length; i ++) {
   result += values[i];
 }
 System.out.println(result);
}

使用javac編譯,使用javap查看

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public void implicitUseStringBuilder(java.lang.String[]);
  Code:
    0: ldc      #11         // String
    2: astore_2
    3: iconst_0
    4: istore_3
    5: iload_3
    6: aload_1
    7: arraylength
    8: if_icmpge   38
   11: new      #5         // class java/lang/StringBuilder
   14: dup
   15: invokespecial #6         // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
   18: aload_2
   19: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   22: aload_1
   23: iload_3
   24: aaload
   25: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   28: invokevirtual #8         // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
   31: astore_2
   32: iinc     3, 1
   35: goto     5
   38: getstatic   #9         // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   41: aload_2
   42: invokevirtual #10         // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   45: return

其中8: if_icmpge 38 和35: goto 5構成了一個循環。8: if_icmpge 38的意思是如果JVM操作數棧的整數對比大于等于(i < values.length的相反結果)成立,則跳到第38行(System.out)。35: goto 5則表示直接跳到第5行。

但是這里面有一個很重要的就是StringBuilder對象創建發生在循環之間,也就是意味著有多少次循環會創建多少個StringBuilder對象,這樣明顯不好。赤裸裸地低水平代碼啊。

稍微優化一下,瞬間提升逼格。

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public void explicitUseStringBuider(String[] values) {
 StringBuilder result = new StringBuilder();
 for (int i = 0; i < values.length; i ++) {
   result.append(values[i]);
 }
}

對應的編譯后的信息

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public void explicitUseStringBuider(java.lang.String[]);
  Code:
    0: new      #5         // class java/lang/StringBuilder
    3: dup
    4: invokespecial #6         // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
    7: astore_2
    8: iconst_0
    9: istore_3
   10: iload_3
   11: aload_1
   12: arraylength
   13: if_icmpge   30
   16: aload_2
   17: aload_1
   18: iload_3
   19: aaload
   20: invokevirtual #7         // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
   23: pop
   24: iinc     3, 1
   27: goto     10
   30: return

從上面可以看出,13: if_icmpge 30和27: goto 10構成了一個loop循環,而0: new #5位于循環之外,所以不會多次創建StringBuilder.

總的來說,我們在循環體中需要盡量避免隱式或者顯式創建StringBuilder. 所以那些了解代碼如何編譯,內部如何執行的人,寫的代碼檔次都比較高。

以上文章,如有錯誤,請批評指正 。

以上就對Java 字符串的拼接的資料整理,后續繼續補充相關資料 ,謝謝大家對本站的支持!

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