StringBuilder/StringBuffer与"+"运算符的区别

Question

我正在阅读 Bruce Tate 和 Justin Gehtland 的 "Better, Faster, Lighter Java"，并熟悉敏捷型团队中可读性要求，例如 Robert Martin 在他的清晰编码书籍中所讨论的内容。在我现在所在的团队中，我被明确告知不要使用 + 运算符，因为它会在运行时创建额外（且不必要）的字符串对象。

但是这篇文章，写于 2004 年，谈到对象分配大约需要 10 条机器指令（基本上是免费的）。

它还谈到了 GC 如何在这种环境下降低成本。

在使用 +、StringBuilder 或 StringBuffer 中的实际性能权衡是什么？（在我的情况下只能使用 StringBuffer，因为我们受到 Java 1.4.2 的限制。）

对我来说，StringBuffer 导致了丑陋、难以阅读的代码，就像 Tate 的书中的一些例子所示。而 StringBuffer 是线程同步的，这似乎有其自身的成本，超过了使用 + 运算符的 "危险性"。

你对此有何看法/意见？

- avgvstvs

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类似的问题在这里：https://dev59.com/3W445IYBdhLWcg3w5OII - Navi

可能是Java中toString()中的StringBuilder vs String concatenation的重复问题。 - Greg Mattes

可能是Java中toString()中的StringBuilder vs String concatenation的重复问题。 - Joshua Goldberg

Answer 1

使用字符串连接操作时，编译器会将其转换为StringBuilder操作。

为了查看编译器的操作，我将使用一个示例类进行编译，并使用jad反编译，以查看生成的字节码。

原始类：

public void method1() {
    System.out.println("The answer is: " + 42);
}

public void method2(int value) {
    System.out.println("The answer is: " + value);
}

public void method3(int value) {
    String a = "The answer is: " + value;
    System.out.println(a + " what is the question ?");
}

反编译后的类：

public void method1()
{
    System.out.println("The answer is: 42");
}

public void method2(int value)
{
    System.out.println((new StringBuilder("The answer is: ")).append(value).toString());
}

public void method3(int value)
{
    String a = (new StringBuilder("The answer is: ")).append(value).toString();
    System.out.println((new StringBuilder(String.valueOf(a))).append(" what is the question ?").toString());
}

• 在method1中，编译器在编译时执行了操作。
• 在method2中，String串联相当于手动使用StringBuilder。
• 在method3中，String串联绝对是不好的，因为编译器创建了第二个StringBuilder而不是重用先前的。

所以我的简单规则是，除非需要再次串联结果（例如在循环中或需要存储中间结果时），否则串联是好的。

- gabuzo

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在Java语言规范中，它建议编译器会这样做，但也存在不这样做的可能性。15.18.1.2字符串连接的优化。 - avgvstvs

你知道SUN JVM中这个优化已经生效多久了吗？如果IBM JVM中也存在的话，它是否也被应用了呢？ - avgvstvs

我认为这个功能可能在Sun的JVM 1.4版本及以上存在，但我不知道它是否存在于IBM的JVM中。您可以使用诸如jad之类的反编译工具来确认。 - gabuzo

注意：在具有较小字符串的Android设备（例如，在512MB设备上为1MB）中，方法2运行没有问题，但方法3会导致OutOfMemory异常。这是因为第二个StringBuilder吗？ - Michael

Answer 2

您的团队需要了解 避免重复字符串连接的原因。

当您在循环中创建字符串时，特别是如果您不确定循环中会有几次迭代，使用 StringBuffer 是有意义的时候确实存在。请注意，这不仅涉及到创建新对象的问题，还涉及到复制已经添加的所有文本数据的问题。同时，请记住，如果不考虑垃圾回收，对象分配只是“基本上免费”的。是的，如果当前代有足够的空间，那基本上只是增加一个指针……但：

• 该内存必须在某个时刻被清除。这不是免费的。
• 您缩短了下一次 GC 所需的时间。GC 不是免费的。
• 如果您的对象存活到下一代，它可能需要更长的时间才能被清理 - 再次，不是免费的。

所有这些事情都是 相对便宜的，因为它通常不值得追求优雅的设计而避免创建对象......但您不应将它们视为免费。

另一方面，在您不需要中间字符串的情况下，使用 StringBuffer 没有任何意义。例如：

String x = a + b + c + d;

至少和...一样高效：

StringBuffer buffer = new StringBuffer();
buffer.append(a);
buffer.append(b);
buffer.append(c);
buffer.append(d);
String x = buffer.toString();

- Jon Skeet

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编译器将两个字符串 "Subject " + " Predicate" 转换为... - avgvstvs

buf.append("主语").append("谓语").toString() - avgvstvs

@matt.seil：实际上，如果涉及到字符串常量，Java编译器将只使用“主语谓语”。但是，否则它在幕后使用StringBuffer/StringBuilder。 - Jon Skeet

好的：如果使用常量，就不会进行任何调用，因此从技术上讲，根本没有性能损失？编译器只是将A + B连接成一个单独的字符串对象AB？ - avgvstvs

@matt.seil：确实 - 在这种情况下使用StringBuffer会影响性能，创建比所需更多的对象... - Jon Skeet

当然，在多线程环境中您只需要使用StringBuffer。如果您不需要同步，可以使用StringBuilder。 - Felix S

Answer 3

对于小的字符串连接，您可以简单地使用String和+来提高可读性。性能不会受到影响。但是，如果您正在执行大量的连接操作，请使用StringBuffer。

- adrianboimvaser

Answer 4

其他答案已经提到，当您在循环中创建字符串时应该使用StringBuilder。然而，大多数循环都是针对集合的，并且从Java 8开始，可以使用Collectors类中的joining方法将集合转换为字符串。

例如，在下面的代码中：

String result = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Orange").stream() 
                     .collect(Collectors.joining(", ", "<", ">")); 

result 将会是：<苹果, 香蕉, 橙子>

- rvazquezglez