Java字符串拼接的五种方法及性能比较分析(从执行100次到90万次)

Java字符串拼接的五种方法及性能比较分析(从执行100次到90万次)

目录> 源代码，供参考> 测试结果：> 查看源代码，以及简单分析

> 字符串拼接一般使用“+”，但是“+”不能满足大批量数据的处理，java中有以下五种方法处理字符串拼接，各有优缺点，程序开发应选择合适的方法实现。

1. 加号 “+”

2. String contact() 方法

3. StringUtils.join() 方法

4. StringBuffer append() 方法

5. StringBuilder append() 方法

> 经过简单的程序测试，从执行100次到90万次的时间开销如下表：

由此可以看出：

1. 方法1 加号 “+” 拼接 和 方法2 String contact() 方法 适用于小数据量的操作，代码简洁方便，加号“+” 更符合我们的编码和阅读习惯；

2. 方法3 StringUtils.join() 方法 适用于将ArrayList转换成字符串，就算90万条数据也只需68ms，可以省掉循环读取ArrayList的代码；

3. 方法4 StringBuffer append() 方法 和 方法5 StringBuilder append() 方法 其实他们的本质是一样的，都是继承自AbstractStringBuilder，效率最高，大批量的数据处理最好选择这两种方法。

4. 方法1 加号 “+” 拼接 和 方法2 String contact() 方法 的时间和空间成本都很高（分析在本文末尾），不能用来做批量数据的处理。

> 源代码，供参考

package cnblogs.twzheng.lab2;

/**

* @author Tan Wenzheng

*

*/

import java.util.ArrayList;

import java.util.List;

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

public class TestString {

private static final int max = 100;

public void testPlus() {

System.out.println(">>> testPlus() <<<");

String str = "";

long start = System.currentTimeMillis();

for (int i = 0; i < max; i++) {

str = str + "a";

}

long end = System.currentTimeMillis();

long cost = end - start;

System.out.println(" {str + \"a\"} cost=" + cost + " ms");

}

public void testConcat() {

SystnTZZAybDzrem.out.println(">>> testConcat() <<<");

String str = "";

long start = System.currentTimeMillis();

nTZZAybDzr for (int i = 0; i < max; i++) {

str = str.concat("a");

}

long end = System.currentTimeMillis();

long cost = end - start;

System.out.println(" {str.concat(\"a\")} cost=" + cost + " ms");

}

public void testJoin() {

System.out.println(">>> testJoin() <<<");

long start = System.currentTimeMillis();

List list = new ArrayList();

for (int i = 0; i < max; i++) {

list.add("a");

}

long end1 = System.currentTimeMillis();

long cost1 = end1 - start;

StringUtils.join(list, "");

long end = System.currentTimeMillis();

long cost = end - end1;

System.out.println(" {list.add(\"a\")} cost1=" + cost1 + " ms");

System.out.println(" {StringUtils.join(list, \"\")} cost=" + cost

+ " ms");

}

public void testStringBuffer() {

System.out.println(">>> testStringBuffer() <<<");

long start = System.currentTimeMillis();

StringBuffer strBuffer = new StringBuffer();

for (int i = 0; i < max; i++) {

strBuffer.append("a");

}

strBuffer.toString();

long end = System.currentTimeMillis();

long cost = end - start;

System.out.println(" {strBuffer.append(\"a\")} cost=" + cost + " ms");

}

public void testStringBuilder() {

System.out.println(">>> testStringBuilder() <<<");

long start = System.currentTimeMillis();

StringBuilder strBuilder = new StringBuilder();

for (int i = 0; i < max; i++) {

strBuilder.append("a");

}

strBuilder.toString();

long end = System.currentTimeMillis();

long cost = end - start;

System.out

.println(" {strBuilder.append(\"a\")} cost=" + cost + " ms");

}

}

> 测试结果：

1. 执行100次， private static final int max = 100;

>>> testPlus() <<<

{str + "a"} cost=0 ms

>>> testConcat() <<<

{str.concat("a")} cost=0 ms

>>> testJoin() <<<

{list.add("a")} cost1=0 ms

{StringUtils.join(list, "")} cost=20 ms

>>> testStringBuffer() <<<

{strBuffer.append("a")} cost=0 ms

>>> testStringBuilder() <<<

{strBuilder.append("a")} cost=0 ms

2. 执行1000次， private static final int max = 1000;

>>> testPlus() <<<

{str + "a"} cost=10 ms

>>> testConcat() <<<

{str.concat("a")} cost=0 ms

>>> testJoin() <<<

{list.add("a")} cost1=0 ms

{StringUtils.join(list, "")} cost=20 ms

>>> testStringBuffer() <<<

{strBuffer.append("a")} cost=0 ms

>>> testStringBuilder() <<<

{strBuilder.append("a")} cost=0 ms

3. 执行1万次， private static final int max = 10000;

>>> testPlus() <<<

{str + "a"} cost=150 ms

>>> testConcat() <<<

{str.concat("a")} cost=70 ms

>>> testJoin() <<<

{list.add("a")} cost1=0 ms

{StringUtils.join(list, "")} cost=30 ms

>>> testStringBuffer() <<<

{strBuffer.append("a")} cost=0 ms

>>> testStringBuilder() <<<

{strBuilder.append("a")} cost=0 ms

4. 执行10万次， private static final int max = 100000;

>>> testPlus() <<<

{str + "a"} cost=4198 ms

>>> testConcat() <<<

{str.concat("a")} cost=1862 ms

>>> testJoin() <<<

{list.add("a")} cost1=21 ms

{StringUtils.join(list, "")} cost=49 ms

>>> testStringBuffer() <<<

{strBuffer.append("a")} cost=10 ms

>>> testStringBuilder() <<<

{strBuilder.append("a")} cost=10 ms

5. 执行20万次， private static final int max = 200000;

>>> testPlus() <<<

{str + "a"} cost=17196 ms

>>> testConcat() <<<

{str.concat("a")} cost=7653 ms

>>> testJoin() <<<

{list.add("a")} cost1=20 ms

{StringUtils.join(list, "")} cost=51 ms

>>> testStringBuffer() <<<

{strBuffer.append("a")} cost=20 ms

>>> testStringBuilder() <<<

{strBuilder.append("a")} cost=16 ms

6. 执行50万次， private static final int max = 500000;

>>> testPlus() <<<

{str + "a"} cost=124693 ms

>>> testConcat() <<<

{str.concat("a")} cost=49439 ms

>>> testJoin() <<<

{list.add("a")} cost1=21 ms

{StringUtils.join(list, "")} cost=50 ms

>>> testStringBuffer() <<<

{strBuffer.append("a")} cost=20 ms

>>> testStringBuilder() <<<

{strBuilder.append("a")} cost=10 ms

7. 执行90万次， private static final int max = 900000;

>>> testPlus() <<<

{str + "a"} cost=456739 ms

>>> testConcat() <<<

{str.concat("a")} cost=186252 ms

>>> testJoin() <<<

{list.add("a")} cost1=20 ms

{StringUtils.join(list, "")} cost=68 ms

>>> testStringBuffer() <<<

{strBuffer.append("a")} cost=30 ms

>>> testStringBuilder() <<<

{strBuilder.append("a")} cost=24 ms

> 查看源代码，以及简单分析

String contact 和 StringBuffer，StringBuilder 的源代码都可以在Java库里找到，有空可以研究研究。

1. 其实每次调用contact()方法就是一次数组的拷贝，虽然在内存中是处理都是原子性操作，速度非常快，但是，最后的return语句会创建一个新String对象，限制了concat方法的速度。

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);

}

2. StringBuffer 和 StringBuilder 的append方法都继承自AbstractStringBuilder，整个逻辑都只做字符数组的加长，拷贝，到最后也不会创建新的String对象，所以速度很快，完成拼接处理后在程序中用strBuffer.toString()来得到最终的字符串。

/**

* Appends the specified string to this character sequence.

*

* The characters of the {@code String} argument are appended, in

* order, increasing the length of this sequence by the length of the

* argument. If {@code str} is {@code null}, then the four

* characters {@code "null"} are appended.

*

* Let n be the length of this character sequence just prior to

* execution of the {@code append} method. Then the character at

* index k in the new character sequence is equal to the character

* at index k in the old character sequence, if k is less

* than n; otherwise, it is equal to the character at index

* k-n in the argument {@code str}.

*

* @param str a string.

* @return a reference to this object.

*/

public AbstractStringBuilder append(String str) {

if (str == null) str = "null";

int len = str.length();

ensureCapacityInternal(count + len);

str.getChars(0, len, value, count);

count += len;

return this;

}

/**

* This method has the same contract as ensureCapacity, but is

* never synchronized.

*/

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {

// overflow-conscious code

if (minimumCapacity - value.length > 0)

expandCapacity(minimumCapacity);

}

/**

* This implements the expansion semantics of ensureCapacity with no

* size check or synchronization.

*/

void expandCapacity(int minimumCapacity) {

int newCapacity = value.length * 2 + 2;

if (newCapacity - minimumCapacity < 0)

newCapacity = minimumCapacity;

if (newCapacity < 0) {

if (minimumCapacity < 0) // overflow

throw new OutOfMemoryError();

newCapacity = Integer.MAX_VALUE;

}

value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);

}

3. 字符串的加号“+” 方法， 虽然编译器对其做了优化，使用StringBuilder的append方法进行追加，但是每循环一次都会创建一个StringBuilder对象，且都会调用toString方法转换成字符串，所以开销很大。

注：执行一次字符串“+”,相当于 str = new StringBuilder(str).append("a").toString();

4. 本文开头的地方统计了时间开销，根据上述分析再想想空间的开销。常说拿空间换时间，反过来是不是拿时间换到了空间呢，但是在这里，其实时间是消耗在了重复的不必要的工作上（生成新的对象，toString方法），所以对大批量数据做处理时，加号“+” 和 contact 方法绝对不能用，时间和空间成本都很高。

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