就在昨天,一位叫小菜的读者微信我说:
二哥,我今年大二,看你分享的《阿里巴巴 Java 开发手册》上有一段内容说:“循环体内,拼接字符串最好使用 StringBuilder 的 append 方法,而不是 + 号操作符。”到底为什么啊,我平常一直就用的‘+’号操作符啊!二哥有空的时候能否写一篇文章分析一下呢?
我当时看到这条微信的第一感觉是:小菜你也太菜了吧,这都不知道为啥啊!我估计正在读这篇文章的你也会有同样的感觉。
但扪心自问,在我做程序员的前两年内,我也不知道为啥。遇到字符串拼接就上“+”号操作符,甭管是不是在循环体内。和小菜比起来,我当时可没他这么幸运,还有一位热心的“二哥”能够分享这份价值连城的开发手册。
既然我这么热心分享,不如好人做到底,对不对?我就认认真真地写一篇文章,给小菜解惑一下。
要说姿势,“+”号操作符必须是字符串拼接最常用的一种了,没有之一。
String chenmo = "沉默"; String wanger = "王二"; System.out.println(chenmo + wanger);
我们把这段代码使用 JAD 反编译一下。
String chenmo = "/u6C89/u9ED8"; // 沉默 String wanger = "/u738B/u4E8C"; // 王二 System.out.println((new StringBuilder(String.valueOf(chenmo))).append(wanger).toString());
我去,原来编译的时候把“+”号操作符替换成了 StringBuilder 的 append 方法。也就是说,“+”号操作符在拼接字符串的时候只是一种形式主义,让开发者使用起来比较简便,代码看起来比较简洁,读起来比较顺畅。算是 Java 的一种语法糖吧。
除去“+”号操作符,StringBuilder 的 append 方法就是第二个常用的字符串拼接姿势了。
先来看一下 StringBuilder 类的 append 方法的源码:
public StringBuilder append(String str) { super.append(str); return this; }
这 3 行代码没啥可看的,可看的是父类 AbstractStringBuilder 的 append 方法:
public AbstractStringBuilder append(String str) { if (str == null) return appendNull(); int len = str.length(); ensureCapacityInternal(count + len); str.getChars(0, len, value, count); count += len; return this; }
1)判断拼接的字符串是不是 null,如果是,当做字符串“null”来处理。 appendNull
方法的源码如下:
private AbstractStringBuilder appendNull() { int c = count; ensureCapacityInternal(c + 4); final char[] value = this.value; value[c++] = 'n'; value[c++] = 'u'; value[c++] = 'l'; value[c++] = 'l'; count = c; return this; }
2)拼接后的字符数组长度是否超过当前值,如果超过,进行扩容并复制。 ensureCapacityInternal
方法的源码如下:
private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) { // overflow-conscious code if (minimumCapacity - value.length > 0) { value = Arrays.copyOf(value, newCapacity(minimumCapacity)); } }
3)将拼接的字符串 str 复制到目标数组 value 中。
str.getChars(0, len, value, count)
先有 StringBuffer 后有 StringBuilder,两者就像是孪生双胞胎,该有的都有,只不过大哥 StringBuffer 因为多呼吸两口新鲜空气,所以是线程安全的。
public synchronized StringBuffer append(String str) { toStringCache = null; super.append(str); return this; }
StringBuffer 类的 append 方法比 StringBuilder 多了一个关键字 synchronized,可暂时忽略 toStringCache = null
。
synchronized 是 Java 中的一个非常容易脸熟的关键字,是一种同步锁。它修饰的方法被称为同步方法,是线程安全的。
单就姿势上来看,String 类的 concat 方法就好像 StringBuilder 类的 append。
String chenmo = "沉默"; String wanger = "王二"; System.out.println(chenmo.concat(wanger));
文章写到这的时候,我突然产生了一个奇妙的想法。假如有这样两行代码:
chenmo += wanger chenmo = chenmo.concat(wanger)
它们之间究竟有多大的差别呢?
之前我们已经了解到, chenmo += wanger
实际上相当于 (new StringBuilder(String.valueOf(chenmo))).append(wanger).toString()
。
要探究“+”号操作符和 concat
之间的差别,实际上要看 append 方法和 concat 方法之间的差别。
append 方法的源码之前分析过了。我们就来看一下 concat 方法的源码吧。
public String concat(String str) { int otherLen = str.length(); if (otherLen == 0) { return this; } int len = value.length; char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen); str.getChars(buf, len); return new String(buf, true); }
1)如果拼接的字符串的长度为 0,那么返回拼接前的字符串。
if (otherLen == 0) { return this; }
2)将原字符串的字符数组 value 复制到变量 buf 数组中。
char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
3)把拼接的字符串 str 复制到字符数组 buf 中,并返回新的字符串对象。
str.getChars(buf, len); return new String(buf, true);
通过源码分析我们大致可以得出以下结论:
1)如果拼接的字符串是 null,concat 时候就会抛出 NullPointerException,“+”号操作符会当做是“null”字符串来处理。
2)如果拼接的字符串是一个空字符串(”“),那么 concat 的效率要更高一点。毕竟不需要 new StringBuilder
对象。
3)如果拼接的字符串非常多,concat 的效率就会下降,因为创建的字符串对象越多,开销就越大。
弱弱地问一下啊,还有在用 JSP 的同学吗?EL 表达式中是不允许使用“+”操作符来拼接字符串的,这时候就只能用 concat
了。
${chenmo.concat('-').concat(wanger)}
JDK 1.8 提供了一种新的字符串拼接姿势:String 类增加了一个静态方法 join。
String chenmo = "沉默"; String wanger = "王二"; String cmower = String.join("", chenmo, wanger); System.out.println(cmower);
第一个参数为字符串连接符,比如说:
String message = String.join("-", "王二", "太特么", "有趣了");
输出结果为:王二-太特么-有趣了
我们来看一下 join 方法的源码:
public static String join(CharSequence delimiter, CharSequence... elements) { Objects.requireNonNull(delimiter); Objects.requireNonNull(elements); // Number of elements not likely worth Arrays.stream overhead. StringJoiner joiner = new StringJoiner(delimiter); for (CharSequence cs: elements) { joiner.add(cs); } return joiner.toString(); }
发现了一个新类 StringJoiner,类名看起来很 6,读起来也很顺口。StringJoiner 是 java.util
包中的一个类,用于构造一个由分隔符重新连接的字符序列。限于篇幅,本文就不再做过多介绍了,感兴趣的同学可以去了解一下。
实战项目当中,我们处理字符串的时候,经常会用到这个类—— org.apache.commons.lang3.StringUtils
,该类的 join 方法是字符串拼接的一种新姿势。
String chenmo = "沉默"; String wanger = "王二"; StringUtils.join(chenmo, wanger);
该方法更善于拼接数组中的字符串,并且不用担心 NullPointerException。
StringUtils.join(null) = null StringUtils.join([]) = "" StringUtils.join([null]) = "" StringUtils.join(["a", "b", "c"]) = "abc" StringUtils.join([null, "", "a"]) = "a"
通过查看源码我们可以发现,其内部使用的仍然是 StringBuilder。
public static String join(final Object[] array, String separator, final int startIndex, final int endIndex) { if (array == null) { return null; } if (separator == null) { separator = EMPTY; } final StringBuilder buf = new StringBuilder(noOfItems * 16); for (int i = startIndex; i < endIndex; i++) { if (i > startIndex) { buf.append(separator); } if (array[i] != null) { buf.append(array[i]); } } return buf.toString(); }
大家读到这,不约而同会有这样一种感觉:我靠(音要拖长),没想到啊没想到,字符串拼接足足有 6 种姿势啊,晚上回到家一定要一一尝试下。
我相信,小菜读到我这篇文章的时候,他一定会明白为什么阿里巴巴不建议在 for 循环中使用”+”号操作符进行字符串拼接了。
来看两段代码。
第一段,for 循环中使用”+”号操作符。
String result = ""; for (int i = 0; i < 100000; i++) { result += "六六六"; }
第二段,for 循环中使用 append。
StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < 100000; i++) { sb.append("六六六"); }
这两段代码分别会耗时多长时间呢?在我的 iMac 上测试出的结果是:
1)第一段代码执行完的时间为 6212 毫秒
2)第二段代码执行完的时间为 1 毫秒
差距也太特么大了吧!为什么呢?
我相信有不少同学已经有了自己的答案:第一段的 for 循环中创建了大量的 StringBuilder 对象,而第二段代码至始至终只有一个 StringBuilder 对象。