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JAVA的字符串拼接与性能

本文主要研究的是JAVA的字符串拼接的性能,原文中的测试代码在功能上并不等价,导致concat的测试意义不大。不过原作者在评论栏给了新的concat结果,如果有兴趣的同学建议自己修改代码测试。

作者:陈皓译来源:酷壳网|2013-06-24 15:16

概述:本文主要研究的是JAVA的字符串拼接的性能,原文中的测试代码在功能上并不等价,导致concat的测试意义不大。不过原作者在评论栏给了新的concat结果,如果有兴趣的同学建议自己修改代码测试。

原文出处:http://www.venishjoe.net/2009/11/java-string-concatenation-and.html

在JAVA中拼接两个字符串的最简便的方式就是使用操作符”+”了。如果你用”+”来连接固定长度的字符串,可能性能上会稍受影响,但是如果你是在 循环中来”+”多个串的话,性能将指数倍的下降。假设有一个字符串,我们将对这个字符串做大量循环拼接操作,使用”+”的话将得到***的性能。但是究竟这 个性能有多差?如果我们同时也把StringBuffer,StringBuilder或String.concat()放入性能测试中,结果又会如何 呢?本文将会就这些问题给出一个答案!

我们将使用Per4j来计算性能,因为这个工具可以给我们一个完整的性能指标集合,比如最小,***耗时,统计时间段的标准偏差等。在测试代码中,为了得到一个准确的标准偏差值,我们将执行20个拼接”*”50,000次的测试。下面是我们将使用到的拼接字符串的方法:

  • Concatenation Operator (+)
  • String concat method – concat(String str)
  • StringBuffer append method – append(String str)
  • StringBuilder append method – append(String str)

***,我们将看看字节码,来研究这些方法到底是如何执行的。现在,让我们先开始来创建我扪的类。注意为了计算每个循环的性能,代码中的每段测试代码都需要用Per4J库进行封装。首先我们先定义迭代次数

  1. private static  final int  OUTER_ITERATION=20;  
  2. private static final int INNER_ITERATION=50000;  

接下来,我们将使用上述4个方法来实现我们的测试代码。

  1. String addTestStr = "";  
  2.  
  3. String concatTestStr = "";  
  4.  
  5. StringBuffer concatTestSb = null;  
  6.  
  7. StringBuilder concatTestSbu = null;  
  8.  
  9. for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {  
  10.  
  11.     StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringAddConcat");  
  12.  
  13.     addTestStr = "";  
  14.  
  15.     for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)  
  16.  
  17.     addTestStr += "*";  
  18.  
  19.     stopWatch.stop();  
  20.  
  21. }        
  22.  
  23. for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {  
  24.  
  25.     StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringConcat");  
  26.  
  27.     concatTestStr = "";  
  28.  
  29.     for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)  
  30.  
  31.     concatTestStr.concat("*");  
  32.  
  33.     stopWatch.stop();  
  34.  
  35. }  
  36.  
  37. for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {  
  38.  
  39.     StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringBufferConcat");  
  40.  
  41.     concatTestSb = new StringBuffer();  
  42.  
  43.     for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)  
  44.  
  45.     concatTestSb.append("*");  
  46.  
  47.     stopWatch.stop();  
  48.  
  49. }  
  50.   
  51. for (int outerIndex=0;outerIndex<=OUTER_ITERATION;outerIndex++) {  
  52.  
  53.     StopWatch stopWatch = new LoggingStopWatch("StringBuilderConcat");  
  54.  
  55.     concatTestSbu = new StringBuilder();  
  56.  
  57.     for (int innerIndex=0;innerIndex<=INNER_ITERATION;innerIndex++)  
  58.  
  59.     concatTestSbu.append("*");  
  60.  
  61.     stopWatch.stop();  
  62.  
  63. }  

接下来通过运行程序来生成性能指标。我的运行环境是64位的Windown7操作系统,32位的JVM(7-ea) 带4GB内存,双核Quad 2.00GHz的CPU的机器.

经过20次迭代后,我们得到如下的数据:

结果非常***如我们想象的那样。唯一比较有趣的事情是为什么String.concat也很不错,我们都知道,String是一个常类(初始化后就不会改变的类),那么为什么concat的性能会更好一些呢。(译者注: 其实原文作者的测试代码有问题,对于concat()方法的测试代码应该写成 concatTestStr=concatTestStr.concat(“*”)才对。)为了回答这个问题,我们应该看看concat反编译出来的字节 码。在本文的下载包里面包含了所有的字节码,但是现在我们先看一下concat的这个代码片段:

  1. 46:  new #6//class java/lang/StringBuilder 
  2. 49:  dup 
  3. 50:  invokespecial   #7//Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V 
  4. 53:  aload_1 
  5. 54:  invokevirtual   #8//Method java/lang/StringBuilder.append: 
  6.          (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 
  7. 57:  ldc #9//String * 
  8. 59:  invokevirtual   #8//Method java/lang/StringBuilder.append: 
  9.          (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 
  10. 62:  invokevirtual   #10//Method java/lang/StringBuilder.toString:() 
  11.          Ljava/lang/String; 
  12. 65:  astore_1 
  13. 66:  iinc    71 
  14. 69:  goto    38 

这段代码是String.concat()的字节码,从这段代码中,我们可以清楚的看到,concat()方法使用了 StringBuilder,concat()的性能应该和StringBuilder的一样好,但是由于额外的创建StringBuilder和 做.append(str).append(str).toString()的操作,使得concate的性能会受到一些影响,所以 StringBuilder和String Cancate的时间是1.8和3.3。

因此,即时在做最简单的拼接时,如果我们不想创建StringBuffer或StringBuilder实例使,我们也因该使用concat。但是对于大量的字符串拼接操作,我们就不应该使用concat(译者注:因 为测试代码功能上并不完全等价,更换后的测试代码concat的平均处理时间是1650.9毫秒。这个结果在原文的评论里面。),因为concat会降低 你程序的性能,消耗你的cpu。因此,在不考虑线程安全和同步的情况下,为了获得***的性能,我们应尽量使用StringBuilder

本文的源代码,编译目标文件和字节码可以通过下面的这个链接获得:

下载源代码,类和字节码:String_Concatenation _Performance.zip

原文链接:http://www.venishjoe.net/2009/11/java-string-concatenation-and.html

译文链接:http://coolshell.cn/articles/2235.html

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