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2012年(67)

2011年(9)

分类: Java

2012-10-17 16:40:58

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:

  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:

  1. package string;
  2. public class TestSimplePlus
  3. {
  4. public static void main(String[] args)
  5. {
  6. String s = "abc";
  7. String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;
  8. System.out.println(ss);
  9. }
  10. }

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:

  1. package string;
  2. import java.io.PrintStream;
  3. public class TestSimplePlus
  4. {
  5. public TestSimplePlus()
  6. {
  7. // 0 0:aload_0
  8. // 1 1:invokespecial #8 < Method void Object()>
  9. // 2 4:return
  10. }
  11. public static void main(String args[])
  12. {
  13. String s = "abc";
  14. // 0 0:ldc1 #16 < String "abc">
  15. // 1 2:astore_1
  16. String ss = (new StringBuilder("ok")).append(s).append("xyz").append(5).toString();
  17. // 2 3:new #18 < Class StringBuilder>
  18. // 3 6:dup
  19. // 4 7:ldc1 #20 < String "ok">
  20. // 5 9:invokespecial #22 < Method void StringBuilder(String)>
  21. // 6 12:aload_1
  22. // 7 13:invokevirtual #25 < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
  23. // 8 16:ldc1 #29 < String "xyz">
  24. // 9 18:invokevirtual #25 < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
  25. // 10 21:iconst_5
  26. // 11 22:invokevirtual #31 < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
  27. // 12 25:invokevirtual #34 < Method String StringBuilder.toString()>
  28. // 13 28:astore_2
  29. System.out.println(ss);
  30. // 14 29:getstatic #38 < Field PrintStream System.out>
  31. // 15 32:aload_2
  32. // 16 33:invokevirtual #44 < Method void PrintStream.println(String)>
  33. // 17 36:return
  34. }
  35. }

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类。

那么是不是可以根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。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类基本是一样的,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:

  1. package string;
  2. import java.util.*;
  3. public class TestComplexPlus
  4. {
  5. public static void main(String[] args)
  6. {
  7. String s = "";
  8. Random rand = new Random();
  9. for (int i = 0; i < 10; i++)
  10. {
  11. s = s + rand.nextInt(1000) + " ";
  12. }
  13. System.out.println(s);
  14. }
  15. }

上面的代码返编译后的Java Byte Code如下:

  1. package string;
  2. import java.io.PrintStream;
  3. import java.util.Random;
  4. public class TestComplexPlus
  5. {
  6. public TestComplexPlus()
  7. {
  8. // 0 0:aload_0
  9. // 1 1:invokespecial #8 < Method void Object()>
  10. // 2 4:return
  11. }
  12. public static void main(String args[])
  13. {
  14. String s = "";
  15. // 0 0:ldc1 #16 < String "">
  16. // 1 2:astore_1
  17. Random rand = new Random();
  18. // 2 3:new #18 < Class Random>
  19. // 3 6:dup
  20. // 4 7:invokespecial #20 < Method void Random()>
  21. // 5 10:astore_2
  22. for(int i = 0; i < 10; i++)
  23. //* 6 11:iconst_0
  24. //* 7 12:istore_3
  25. //* 8 13:goto 49
  26. s = (new StringBuilder(String.valueOf(s))).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();
  27. // 9 16:new #21 < Class StringBuilder>
  28. // 10 19:dup
  29. // 11 20:aload_1
  30. // 12 21:invokestatic #23 < Method String String.valueOf(Object)>
  31. // 13 24:invokespecial #29 < Method void StringBuilder(String)>
  32. // 14 27:aload_2
  33. // 15 28:sipush 1000
  34. // 16 31:invokevirtual #32 < Method int Random.nextInt(int)>
  35. // 17 34:invokevirtual #36 < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
  36. // 18 37:ldc1 #40 < String " ">
  37. // 19 39:invokevirtual #42 < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
  38. // 20 42:invokevirtual #45 < Method String StringBuilder.toString()>
  39. // 21 45:astore_1
  40. // 22 46:iinc 3 1
  41. // 23 49:iload_3
  42. // 24 50:bipush 10
  43. // 25 52:icmplt 16
  44. System.out.println(s);
  45. // 26 55:getstatic #49 < Field PrintStream System.out>
  46. // 27 58:aload_1
  47. // 28 59:invokevirtual #55 < Method void PrintStream.println(String)>
  48. // 29 62:return
  49. }
  50. }

大家可以看到,虽然编译器将"+"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类来连接字符串,代码如下:

  1. package string;
  2. import java.util.*;
  3. public class TestStringBuilder
  4. {
  5. public static void main(String[] args)
  6. {
  7. String s = "";
  8. Random rand = new Random();
  9. StringBuilder result = new StringBuilder();
  10. for (int i = 0; i < 10; i++)
  11. {
  12. result.append(rand.nextInt(1000));
  13. result.append(" ");
  14. }
  15. System.out.println(result.toString());
  16. }
  17. }

上面代码反编译后的结果如下:

  1. package string;
  2. import java.io.PrintStream;
  3. import java.util.Random;
  4. public class TestStringBuilder
  5. {
  6. public TestStringBuilder()
  7. {
  8. // 0 0:aload_0
  9. // 1 1:invokespecial #8 < Method void Object()>
  10. // 2 4:return
  11. }
  12. public static void main(String args[])
  13. {
  14. String s = "";
  15. // 0 0:ldc1 #16 < String "">
  16. // 1 2:astore_1
  17. Random rand = new Random();
  18. // 2 3:new #18 < Class Random>
  19. // 3 6:dup
  20. // 4 7:invokespecial #20 < Method void Random()>
  21. // 5 10:astore_2
  22. StringBuilder result = new StringBuilder();
  23. // 6 11:new #21 < Class StringBuilder>
  24. // 7 14:dup
  25. // 8 15:invokespecial #23 < Method void StringBuilder()>
  26. // 9 18:astore_3
  27. for(int i = 0; i < 10; i++)
  28. //* 10 19:iconst_0
  29. //* 11 20:istore 4
  30. //* 12 22:goto 47
  31. {
  32. result.append(rand.nextInt(1000));
  33. // 13 25:aload_3
  34. // 14 26:aload_2
  35. // 15 27:sipush 1000
  36. // 16 30:invokevirtual #24 < Method int Random.nextInt(int)>
  37. // 17 33:invokevirtual #28 < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
  38. // 18 36:pop
  39. result.append(" ");
  40. // 19 37:aload_3
  41. // 20 38:ldc1 #32 < String " ">
  42. // 21 40:invokevirtual #34 < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
  43. // 22 43:pop
  44. }
  45. // 23 44:iinc 4 1
  46. // 24 47:iload 4
  47. // 25 49:bipush 10
  48. // 26 51:icmplt 25
  49. System.out.println(result.toString());
  50. // 27 54:getstatic #37 < Field PrintStream System.out>
  51. // 28 57:aload_3
  52. // 29 58:invokevirtual #43 < Method String StringBuilder.toString()>
  53. // 30 61:invokevirtual #47 < Method void PrintStream.println(String)>
  54. // 31 64:return
  55. }
  56. }

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类时要注意,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:

  1. for (int i = 0; i < 10; i++)
  2. {
  3. result.append(rand.nextInt(1000));
  4. result.append(" ");
  5. }

改成如下形式:

  1. for (int i = 0; i < 10; i++)
  2. {
  3. result.append(rand.nextInt(1000) + " ");
  4. }

则反编译后的结果如下:

  1. for(int i = 0; i < 10; i++)
  2. //* 10 19:iconst_0
  3. //* 11 20:istore 4
  4. //* 12 22:goto 65
  5. {
  6. result.append((new StringBuilder(String.valueOf(rand.nextInt(1000)))).append(" ").toString());
  7. // 13 25:aload_3
  8. // 14 26:new #21 < Class StringBuilder>
  9. // 15 29:dup

从上面的代码可以看出,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。

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。

注:文章转自:http://developer.51cto.com/art/200906/132698.htm

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