Java細節：字符串的拼接

不可變的String對象

在Java中,String對象是不可變的(Immutable)。在代碼中，能夠建立多個某一個String對象的別名。可是這些別名都是的引用是相同的。
好比s1和s2都是」droidyue.com」對象的別名，別名保存着到真實對象的引用。因此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，惟一被重載的運算符就是字符串的拼接相關的。+,+=。除此以外，Java設計者不容許重載其餘的運算符。

拼接剖析

真的有性能代價麼

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

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

要獲得上面的info，就會userName和age拼接生成臨時一個String對象t1,內容爲Andy24，而後有t1和job拼接生成最終咱們須要的info對象，這其中，產生了一箇中間的t1，並且t1建立以後，沒有主動回收，勢必會佔必定的空間。若是是一個不少(假設上百個，多見於對對象的toString的調用)字符串的拼接，那麼代價就更大了，性能一下會下降不少。

編譯器的優化處理

真的會有上面的性能代價麼，字符串拼接這麼經常使用，沒有特殊的處理優化麼，答案是有的，這個優化進行在編譯器編譯.java到bytecode時。

一個Java程序若是想運行起來，須要通過兩個時期，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。經過這樣兩個時期，Java作到了所謂的一處編譯，到處運行。

咱們實驗一下編譯期都作了哪些優化，咱們製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。獲得Concatenation.class

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1	javac Concatenation.java

而後咱們使用javap反編譯一下編譯出來的Concatenation.class文件。javap -c Concatenation。若是沒有找到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等爲java字節碼的指令，相似彙編指令。後面的註釋使用了Java相關的內容進行了說明。 咱們能夠看到上面有不少StringBuilder,可是咱們在Java代碼裏並無顯示地調用，這就是Java編譯器作的優化，當Java編譯器遇到字符串拼接的時候，會建立一個StringBuilder對象，後面的拼接，其實是調用StringBuilder對象的append方法。這樣就不會有咱們上面擔憂的問題了。

僅靠編譯器優化？

既然編譯器幫咱們作了優化，是否是僅僅依靠編譯器的優化就夠了呢，固然不是。 
下面咱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的意思是若是JVM操做數棧的整數對比大於等於（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。

可是這裏面有一個很重要的就是StringBuilder對象建立發生在循環之間，也就是意味着有多少次循環會建立多少個StringBuilder對象，這樣明顯很差。赤裸裸地低水平代碼啊。

稍微優化一下，瞬間提高逼格。

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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]); } }

對應的編譯後的信息

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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

從上面能夠看出，13: if_icmpge 30和27: goto 10構成了一個loop循環，而0: new #5位於循環以外，因此不會屢次建立StringBuilder.

總的來講，咱們在循環體中須要儘可能避免隱式或者顯式建立StringBuilder. 因此那些瞭解代碼如何編譯，內部如何執行的人，寫的代碼檔次都比較高。

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