工作日忙于項目的邏輯實現(xiàn)，周六有點時間，從書柜里拿出厚厚的英文版Thinking In Java，讀到了字符串對象的拼接。參考著這本書做個翻譯，加上自己思考的東西，寫上這篇文章記錄一下。
不可變的String對象
在Java中,String對象是不可變的(Immutable)。在代碼中，可以創(chuàng)建多個某一個String對象的別名。但是這些別名都是的引用是相同的。
比如s1和s2都是”droidyue.com”對象的別名，別名保存著到真實對象的引用。所以s1 = s2
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String s1 = "droidyue.com";String s2 = s1;System.out.println("s1 and s2 has the same reference =" + (s1 == s2)); |
Java中僅有的重載運算符
在Java中，唯一被重載的運算符就是字符串的拼接相關(guān)的。+,+=。除此之外，Java設(shè)計者不允許重載其他的運算符。
拼接剖析
真的有性能代價么
了解了上面兩點，可能會有這樣的思考，既然Sting對象不可變，那么多個（三個及以上）字符串拼接必然產(chǎn)生多余的中間String對象。
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String userName = "Andy";String age = "24";String job = "Developer";String info = userName + age + job; |
要得到上面的info，就會userName和age拼接生成臨時一個String對象t1,內(nèi)容為Andy24，然后有t1和job拼接生成最終我們需要的info對象，這其中，產(chǎn)生了一個中間的t1，而且t1創(chuàng)建之后，沒有主動回收，勢必會占一定的空間。如果是一個很多(假設(shè)上百個，多見于對對象的toString的調(diào)用)字符串的拼接，那么代價就更大了，性能一下會降低很多。
編譯器的優(yōu)化處理
真的會有上面的性能代價么，字符串拼接這么常用，沒有特殊的處理優(yōu)化么，答案是有的，這個優(yōu)化進行在編譯器編譯.java到bytecode時。
一個Java程序如果想運行起來，需要經(jīng)過兩個時期，編譯時和運行時。在編譯時，Java 編譯器(Compiler)將java文件轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼。在運行時，Java虛擬機（JVM）運行編譯時生成的字節(jié)碼。通過這樣兩個時期，Java做到了所謂的一處編譯，處處運行。
我們實驗一下編譯期都做了哪些優(yōu)化，我們制造一段可能會出現(xiàn)性能代價的代碼。
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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); }} |
對Concatenation.java進行編譯一下。得到Concatenation.class
javac Concatenation.java
然后我們使用javap反編譯一下編譯出來的Concatenation.class文件。javap -c Concatenation。如果沒有找到j(luò)avap命令，請考慮將javap所在目錄加入環(huán)境變量或者使用javap的完整路徑。
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17:22:04-androidyue~/workspace_adt/strings/src$ javap -c ConcatenationCompiled 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等為java字節(jié)碼的指令，類似匯編指令。后面的注釋使用了Java相關(guān)的內(nèi)容進行了說明。 我們可以看到上面有很多StringBuilder,但是我們在Java代碼里并沒有顯示地調(diào)用，這就是Java編譯器做的優(yōu)化，當Java編譯器遇到字符串拼接的時候，會創(chuàng)建一個StringBuilder對象，后面的拼接，實際上是調(diào)用StringBuilder對象的append方法。這樣就不會有我們上面擔心的問題了。
僅靠編譯器優(yōu)化？
既然編譯器幫我們做了優(yōu)化，是不是僅僅依靠編譯器的優(yōu)化就夠了呢，當然不是。
下面我們看一段未優(yōu)化性能較低的代碼
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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編譯，使用javap查看
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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構(gòu)成了一個循環(huán)。8: if_icmpge 38的意思是如果JVM操作數(shù)棧的整數(shù)對比大于等于（i < values.length的相反結(jié)果）成立，則跳到第38行（System.out）。35: goto 5則表示直接跳到第5行。
但是這里面有一個很重要的就是StringBuilder對象創(chuàng)建發(fā)生在循環(huán)之間，也就是意味著有多少次循環(huán)會創(chuàng)建多少個StringBuilder對象，這樣明顯不好。赤裸裸地低水平代碼啊。
稍微優(yōu)化一下，瞬間提升逼格。
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public void explicitUseStringBuider(String[] values) { StringBuilder result = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < values.length; i ++) { result.append(values[i]); }} |
對應(yīng)的編譯后的信息
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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 |
從上面可以看出，13: if_icmpge 30和27: goto 10構(gòu)成了一個loop循環(huán)，而0: new #5位于循環(huán)之外，所以不會多次創(chuàng)建StringBuilder.
總的來說，我們在循環(huán)體中需要盡量避免隱式或者顯式創(chuàng)建StringBuilder. 所以那些了解代碼如何編譯，內(nèi)部如何執(zhí)行的人，寫的代碼檔次都比較高。
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