Java字符串拼接 Java中字符串拼接的一些细节分析
人气:0工作日忙于项目的逻辑实现，周六有点时间，从书柜里拿出厚厚的英文版Thinking In Java，读到了字符串对象的拼接。参考着这本书做个翻译，加上自己思考的东西，写上这篇文章记录一下。
不可变的String对象
在Java中,String对象是不可变的(Immutable)。在代码中，可以创建多个某一个String对象的别名。但是这些别名都是的引用是相同的。
比如s1和s2都是”droidyue.com”对象的别名，别名保存着到真实对象的引用。所以s1 = s2
String s1 = "droidyue.com";
String s2 = s1;
System.out.println("s1 and s2 has the same reference =" + (s1 == s2));
Java中仅有的重载运算符
在Java中，唯一被重载的运算符就是字符串的拼接相关的。+,+=。除此之外，Java设计者不允许重载其他的运算符。
拼接剖析
真的有性能代价么
了解了上面两点，可能会有这样的思考，既然Sting对象不可变，那么多个（三个及以上）字符串拼接必然产生多余的中间String对象。
String userName = "Andy";
String age = "24";
String job = "Developer";
String info = userName + age + job;
要得到上面的info，就会userName和age拼接生成临时一个String对象t1,内容为Andy24，然后有t1和job拼接生成最终我们需要的info对象，这其中，产生了一个中间的t1，而且t1创建之后，没有主动回收，势必会占一定的空间。如果是一个很多(假设上百个，多见于对对象的toString的调用)字符串的拼接，那么代价就更大了，性能一下会降低很多。
编译器的优化处理
真的会有上面的性能代价么，字符串拼接这么常用，没有特殊的处理优化么，答案是有的，这个优化进行在编译器编译.java到bytecode时。
一个Java程序如果想运行起来，需要经过两个时期，编译时和运行时。在编译时，Java 编译器(Compiler)将java文件转换成字节码。在运行时，Java虚拟机（JVM）运行编译时生成的字节码。通过这样两个时期，Java做到了所谓的一处编译，处处运行。
我们实验一下编译期都做了哪些优化，我们制造一段可能会出现性能代价的代码。
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);
}
}
对Concatenation.java进行编译一下。得到Concatenation.class
javac Concatenation.java
然后我们使用javap反编译一下编译出来的Concatenation.class文件。javap -c Concatenation。如果没有找到javap命令，请考虑将javap所在目录加入环境变量或者使用javap的完整路径。
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等为java字节码的指令，类似汇编指令。后面的注释使用了Java相关的内容进行了说明。 我们可以看到上面有很多StringBuilder,但是我们在Java代码里并没有显示地调用，这就是Java编译器做的优化，当Java编译器遇到字符串拼接的时候，会创建一个StringBuilder对象，后面的拼接，实际上是调用StringBuilder对象的append方法。这样就不会有我们上面担心的问题了。
仅靠编译器优化？
既然编译器帮我们做了优化，是不是仅仅依靠编译器的优化就够了呢，当然不是。
下面我们看一段未优化性能较低的代码
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编译，使用javap查看
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构成了一个循环。8: if_icmpge 38的意思是如果JVM操作数栈的整数对比大于等于（i < values.length的相反结果）成立，则跳到第38行（System.out）。35: goto 5则表示直接跳到第5行。
但是这里面有一个很重要的就是StringBuilder对象创建发生在循环之间，也就是意味着有多少次循环会创建多少个StringBuilder对象，这样明显不好。赤裸裸地低水平代码啊。
稍微优化一下，瞬间提升逼格。
public void explicitUseStringBuider(String[] values) {
StringBuilder result = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < values.length; i ++) {
result.append(values[i]);
}
}
对应的编译后的信息
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
从上面可以看出，13: if_icmpge 30和27: goto 10构成了一个loop循环，而0: new #5位于循环之外，所以不会多次创建StringBuilder.
总的来说，我们在循环体中需要尽量避免隐式或者显式创建StringBuilder. 所以那些了解代码如何编译，内部如何执行的人，写的代码档次都比较高。
以上文章，如有错误，请批评指正 。
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