StringBuider 在什么条件下使用效率更高？

短命女 2023-03-02 10:51 4阅读 0赞

## 引言 ##

都说 [StringBuilder][] 在处理字符串拼接上效率要强于 String，但有时候我们的理解可能会存在一定的偏差。

最近我在测试数据导入效率的时候就发现我以前对 [StringBuilder][] 的部分理解是错误的。后来我通过实践测试 + 找原理 的方式搞清楚了这块的逻辑。现在将过程分享给大家

### 测试用例 ###

我们的代码在循环中拼接字符串一般有两种情况

*  [第一种就是每次循环将对象中的几个字段拼接成一个新字段，再赋值给对象][Link 1]
 *  [第二种操作是在循环外创建一个字符串对象，每次循环向该字符串拼接新的内容。循环结束后得到拼接好的字符串][Link 1]

对于这两种情况，我创建了两个对照组

第一组：

在每次 For 循环中拼接字符串，即拼即用、用完即毁。分别使用 String 和 [StringBuilder][] 拼接

/**
     * 循环内 String 拼接字符串，一次循环后销毁
     */
    public static void useString(){
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {
            String str = str1 + i + str2 + i + str3 + i + str4 ;
        }
    }
    
    /**
     * 循环内 使用 StringBuilder 拼接字符串，一次循环后销毁
     */
    public static void useStringBuilder(){
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            String s = sb.append(str1).append(i).append(str2).append(i).append(str3).append(i).append(str4).toString();
        }
    }

第二组：

多次 For 循环拼接一个字符串，循环结束后使用字符串，使用后由垃圾回收器回收。也是分别使用 String 和 [StringBuilder][] 拼接

/**
     * 多次循环拼接成一个字符串 用 String，这篇推荐看下：不能用 + 拼接字符串？
     */
    public static void useStringSpliceOneStr (){
        String str = "";
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_LOWER; i++) {
            str += str1 + str2 + str3 + str4 + i;
        }
    }
    
    /**
     * 多次循环拼接成一个字符串 用 StringBuilder
     */
    public static void useStringBuilderSpliceOneStr(){
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_LOWER; i++) {
            sb.append(str1).append(str2).append(str3).append(str4).append(i);
        }
    }

为了保证测试质量，在每个测试项目进行前。线程休息 2s，之后空跑 5 次热身。最后执行 5 次求平均时间的方式计算时间

public static int executeSometime(int kind, int num) throws InterruptedException {
        Thread.sleep(2000);
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < num + 5; i++) {
            long begin = System.currentTimeMillis();
    
            switch (kind){
                case 1:
                    useString();
                    break;
                case 2:
                    useStringBuilder();
                    break;
                case 3:
                    useStringSpliceOneStr();
                    break;
                case 4:
                    useStringBuilderSpliceOneStr();
                    break;
                default:
                    return 0;
            }
    
            long end = System.currentTimeMillis();
    
            if(i > 5){
                sum += (end - begin);
            }
        }
        return sum / num;
    }

主方法

public class StringTest {
        public static final int CYCLE_NUM_BIGGER = 10_000_000;
        public static final int CYCLE_NUM_LOWER = 10_000;
        public static final String str1 = "张三";
        public static final String str2 = "李四";
        public static final String str3 = "王五";
        public static final String str4 = "赵六";
    
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            int time = 0;
            int num = 5;
    
            time = executeSometime(1, num);
            System.out.println("String拼接 "+ CYCLE_NUM_BIGGER +" 次，" + num + "次平均时间：" + time + " ms");
    
            time = executeSometime(2, num);
            System.out.println("StringBuilder拼接 "+ CYCLE_NUM_BIGGER +" 次，" + num + "次平均时间：" + time + " ms");
    
            time = executeSometime(3, num);
            System.out.println("String拼接单个字符串 "+ CYCLE_NUM_LOWER +" 次，" + num + "次平均时间：" + time + " ms");
    
            time = executeSometime(4, num);
            System.out.println("StringBuilder拼接单个字符串 "+ CYCLE_NUM_LOWER +" 次，" + num + "次平均时间：" + time + " ms");
    
        }
    }

### 测试结果 ###

测试结果如下

![format_png][]

### 结果分析 ###

第一组

10\_000\_000 次循环拼接，在循环内使用 String 和 [StringBuilder][] 的效率是一样的！为什么呢？看下这篇：[不能用 + 拼接字符串？ ][Link 1]你就清楚了。关注Java技术栈公众号回复Java获取更多Java干货教程。

使用 `javap -c StringTest.class` 反编译查看两个方法编译后的文件：

![20200729090532775.png][]

可以发现 String 方法拼接字符串编译器优化后使用的就是 [StringBuilder][]、因此用例1 和用例2 的效率是一样的。

第二组

第二组的结果就是大家喜闻乐见的了，由于 10\_000\_000 次循环String 拼接实在太慢所以我采用了 10\_000 次拼接来分析。

分析用例3：虽然编译器会对 String 拼接做优化，但是它每次在循环内创建 [StringBuilder][] 对象，在循环内销毁。

下次循环他有创建。相比较用例4在循环外创建，多了 n 次 new 对象、销毁对象的操作、n - 1 次将 [StringBuilder][] 转换成 String 的操作 。效率低也是理所应当了。

扩展

第一组的测试还有一种写法：

/**
     * 循环内 使用 StringBuilder 拼接字符串，一次循环后销毁
     */
    public static void useStringBuilderOut(){
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {
    //            sb.setLength(0);
            sb.delete(0, sb.length());
            String s = sb.append(str1).append(i).append(str2).append(i).append(str3).append(i).append(str4).toString();
        }
    }

循环外创建 [StringBuilder][] 每次循环开始的时候清空 [StringBuilder][] 的内容然后拼接。这种写法无论使用 sb.setLength(0); 还是 sb.delete(0, sb.length()); 效率都比直接在循环内使用 String / [StringBuilder][] 慢。

奈何才疏学浅我一直想不明白为什么他慢。我猜测是 new 对象的速度比重置长度慢，于是这样测试了以下：

public static void createStringBuider() {
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
        }
    }
    
    public static void cleanStringBuider() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < CYCLE_NUM_BIGGER; i++) {
            sb.delete(0, sb.length());
        }
    }

但是结果是 cleanStringBuider 更快。

### 结论 ###

*  编译器会将 String 拼接优化成使用 [StringBuilder][]，但是还是有一些缺陷的。主要体现在循环内使用字符串拼接，编译器不会创建单个 [StringBuilder][] 以复用
 *  对于多次循环内拼接一个字符串的需求：[StringBuilder][] 很快，因为其避免了 n 次 new 对象、销毁对象的操作，n - 1 次将 [StringBuilder][] 转换成 String 的操作
 *  [StringBuilder][] 拼接不适用于循环内每次拼接即用的操作方式。因为编译器优化后的 String 拼接也是使用 [StringBuilder][] 两者的效率一样。后者写起来还方便...

版权申明：本文首发于博客园，作者：@后青春期的Keats

链接：www.cnblogs.com/keatsCoder/p/13212289.html

[StringBuilder]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI3ODcxMzQzMw==&mid=2247488178&idx=1&sn=e562f1904cd213b54fd6e1904d493b0f&chksm=eb539784dc241e92cd3a91639b2e7eb3cb91f59f1d1ab75ffd4a521c16d965772dfa858bb19f&scene=21#wechat_redirect
[Link 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI3ODcxMzQzMw==&mid=2247492009&idx=1&sn=4c3c888d8e14c94cccbf505d5347e389&chksm=eb50649fdc27ed89372b348b052271ca7517ebf41936b5ba05a2326ef1aef374ec5f9ec39481&scene=21#wechat_redirect
[format_png]: /images/20230208/f3272ffd8e074759b11ebf968de0b33c.png
[20200729090532775.png]: /images/20230208/1f3df62c97d546d18afa59cf61063bd9.png