Java 字符串鏈接運算符幹了什麼？

和其餘多數程序設計語言同樣，Java 語言容許使用 + 鏈接兩個字符串。

String name = "stephen";
String foo = "Hey, " + name;

當咱們將一個字符串和一個非字符串的值進行拼接時，並不會報錯：

String name = "Stephen";
int age = 25;
String foo = name + age; // 結果爲 Stephen25

其緣由是當 + 運算符左右兩邊有一個值是字符串時，會將另外一個值嘗試轉化爲字符串。

字符串轉換機制

咱們在瞭解字符串鏈接運算符前，先了解一下字符串轉換機制（String Conversion）。

Any type may be converted to type String by string conversion.

若是值 x 是基本數據類型 T，那麼在字符串轉換前，首先會將其轉換成一個引用值，舉幾個例子：

• 若是 T 是 boolean 類型的，那麼就會用 new Boolean(x) 封裝一下；

• 若是 T 是 char 類型的，那麼就會用 new Character(x) 封裝一下；

• 若是 T 是 byte、short、int 類型的，那麼就會用 new Integer(x) 封裝一下；

咱們知道，對於基本數據類型，Java 都對應有一個包裝類（好比 int 類型對應有 Integer 對象），這樣操做之後，每一個基礎數據類型的值 x 都變成了一個對象的引用。

爲何這麼作？爲了統一對待，當咱們把基礎數據類型轉換成對應的包裝類的一個實例後，全部的值都是統一的對象引用。

此時纔開始真正進行字符串轉換。咱們須要考慮兩種狀況：空值和非空值。

若是此時的值 x 是 null，那麼最終的字符串轉換結果就是一個字符串 null；

不然就會調用這個對象的 toString() 的無參方法。

前者很好理解，後者咱們一塊兒來看看：

在 Java 全部的父類 Object 中，有一個重要的方法就是 toString 方法，它返回表示對象值的一個字符串。在 Object 類中對 toString 的定義以下：

public String toString() {
    return getClass().getName() + "@" + Integer.toHexString(hashCode());
}

該方法返回對象的類名和散列碼。若是類沒有重寫 toString 方法，默認就會調用它的父類的 toString 方法，而此時咱們的值 x 統一都是對象值，因此必定有 toString 方法能夠調用並打印出值（也有個特殊，若是調用 toString 返回的值是一個 null 值，那麼就會用字符串 null 代替）。

字符串鏈接符

當 + 運算符左右兩邊參與運算的表達式的值有一個爲字符串時，那麼在程序運行時會對另外一個值進行字符串轉換。

這裏須要注意的是 + 運算符同時做爲算術運算符，在含有多個值參與運算的時候，要留意優先級，好比下面這個例子：

String a = 1 + 2 + " equals 3";
String b = "12 eqauls " + 1 + 2;

變量 a 的結果是 3 equals 3，變量 b 的結果是 12 equals 12。

有些人這裏可能會有疑問，解釋一下，第一種狀況根據運算優先級是先計算 1+2 那麼此時的 + 運算符是算術運算符，因此結果是 3，而後再和 " equals 3" 運算，又由於 3 + " equals 3" 有一個值爲字符串，因此 + 運算符是字符串鏈接運算符。

在運行時，Java 編譯器通常會使用相似 StringBuffer/StringBuilder 這樣帶緩衝區的方式來減小經過執行表達式時建立的中間 String 對象的數量，從而提升程序性能。

咱們能夠用 Java 自帶的反彙編工具 javap 簡單的看一下：

假設有以下這段代碼：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 10;
        String words = "stephen" + i;
    }
}

而後編譯，再反彙編一下：

javac Demo.java
javap -c Demo

能夠獲得以下內容：

Compiled from "Demo.java"
public class Demo {
  public Demo();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: bipush        10
       2: istore_1
       3: new           #2                  // class java/lang/StringBuilder
       6: dup
       7: invokespecial #3                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
      10: ldc           #4                  // String stephen
      12: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      15: iload_1
      16: invokevirtual #6                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;
      19: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
      22: astore_2
      23: return
}

咱們能夠發現，Java 編譯器在執行字符串鏈接運算符所在表達式的時候，會先建立一個 StringBuilder 對象，而後將運算符左邊的字符串 stephen 拼接（append）上去，接着在拼接右邊的整型 10，而後調用 StringBuilder 的 toString 方法返回結果。

若是咱們拼接的是一個對象呢？

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Demo obj = new Demo();
        String words = obj + "stephen";
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "App{}";
    }
}

同樣的作法，咱們會發現此時 Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/Object;) 也就是 StringBuilder 調用的是 append(Object obj) 這個方法，咱們查看 StringBuilder 類的 append 方法：

public StringBuilder append(Object obj) {
    return append(String.valueOf(obj));
}

而 String.valueOf(obj) 的實現代碼以下：

public static String valueOf(Object obj) {
    return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
}

也就是會調用對象的 toString() 方法。

可能到這裏你們會有一個疑問：上面不是說字符串轉換對於基本類型是先轉換成對應的包裝類，而後調用它的 toString 方法嗎，這邊怎麼都是調用 StringBuilder 的 append 方法了呢？

實現方式不一樣，實際上是本質上是同樣的，只不過爲了提升性能（減小建立中間字符串等的損耗），Java 編譯器採用 StringBuilder 來作。感興趣的能夠本身去追蹤下 Integer 包裝類的 toString 方法，其實和 StringBuilder 的 append(int i) 方法的代碼是幾乎同樣的。

參考連接

• String Concatenation Operator +

• String Conversion