Java中连接字符串的最佳方法

最近有人问我这个问题–在Java中使用+运算符连接字符串是否对性能不利？

这让我开始思考Java中连接字符串的不同方法，以及它们如何相互对抗。这些是我要研究的方法：

使用+运算符
使用StringBuilder
使用StringBuffer
使用String.concat()
使用String.join （ String.join新增功能）

我也尝试了String.format()但是那太慢了，以至于我暂时不在本文中介绍。

在继续之前，我们应该分离两个用例：

将两个字符串作为单个调用连接在一起，例如在日志消息中。因为这只是一个电话，您可能会认为性能几乎不是问题，但结果仍然很有趣，并且可以阐明该主题。
在一个循环中连接两个字符串。性能尤其是一个问题，尤其是在循环较大的情况下。

我最初的想法和问题如下：

+运算符是用StringBuilder实现的，因此至少在连接两个String的情况下，它应产生与StringBuilder类似的结果。幕后到底发生了什么？
在所有类都是出于连接字符串并取代StringBuffer的目的而设计的之后，StringBuilder应该是最有效的方法。但是，与String.concat（）相比，创建StringBuilder的开销是多少？
StringBuffer是用于连接字符串的原始类–不幸的是，其方法是同步的。确实不需要同步，并且随后将其替换为未同步的StringBuilder。问题是，JIT是否优化了同步？
String.concat（）应该适用于2个字符串，但是在循环中是否可以正常工作？
String.join（）具有比StringBuilder更多的功能，如果我们指示它使用空的定界符来联接String，它将如何影响性能？

我要解决的第一个问题是+运算符的工作方式。我一直都知道它在幕后使用了StringBuilder，但是要证明这一点，我们需要检查字节码。

如今，查看字节码最简单的方法是使用JITWatch ，这是一个非常出色的工具，旨在了解JIT如何编译您的代码。它有一个很棒的视图，您可以在其中与字节码（如果要进入该级别，还可以是机器码）并排查看源代码。

屏幕截图2015-02-17 at 17.27.46

这是一个非常简单的方法plus2（）的字节码，我们可以看到确实在第6行上创建了一个StringBuilder并附加了变量a（第14行）和b（第18行）。

我认为将其与StringBuffer的手工使用进行比较会很有趣，因此我创建了另一个方法build2（），结果如下。

屏幕截图2015年2月17日的17.31.37

此处生成的字节码不如plus（）方法那么紧凑。 StringBuilder存储在变量高速缓存中（第13行），而不是仅留在堆栈上。我不知道为什么会这样，但是JIT可能能够做到这一点，我们将不得不看看时机如何。

无论如何，如果用plus运算符和StringBuilder将2个字符串连接起来的结果显着不同，那将是非常令人惊讶的。

我写了一个小型的JMH测试来确定不同方法的执行方式。让我们首先看一下两个Strings测试。参见下面的代码：

package org.sample;import org.openjdk.jmh.annotations.*;
import org.openjdk.jmh.infra.Blackhole;import java.util.UUID;
import java.util.concurrent.TimeUnit;@Warmup(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS)
@Fork(1)
@State(Scope.Thread)
public class LoopStringsBenchmark {private String[] strings;@Setuppublic void setupTest(){strings = new String[100];for(int i = 0; i<100; i++) {strings[i] = UUID.randomUUID().toString().substring(0, 10);}}@Benchmarkpublic void testPlus(Blackhole bh) {String combined = "";for(String s : strings) {combined = combined + s;}bh.consume(combined);}@Benchmarkpublic void testStringBuilder(Blackhole bh) {StringBuilder sb = new StringBuilder();for(String s : strings) {sb.append(s);}bh.consume(sb.toString());}@Benchmarkpublic void testStringBuffer(Blackhole bh) {StringBuffer sb = new StringBuffer();for(String s : strings) {sb.append(s);}bh.consume(sb.toString());}@Benchmarkpublic void testStringJoiner(Blackhole bh) {bh.consume(String.join("", strings));}@Benchmarkpublic void testStringConcat(Blackhole bh) {String combined = "";for(String s : strings) {combined.concat(s);}bh.consume(combined);}
}

结果看起来像这样：

屏幕+拍摄+ 2015-02-17 + at + 17.41.26