给定下面的2个toString()实现,哪个是首选的:

public String toString(){
    return "{a:"+ a + ", b:" + b + ", c: " + c +"}";
}

or

public String toString(){
    StringBuilder sb = new StringBuilder(100);
    return sb.append("{a:").append(a)
          .append(", b:").append(b)
          .append(", c:").append(c)
          .append("}")
          .toString();
}

?

更重要的是,鉴于我们只有3个属性,它可能不会有什么不同,但在什么时候你会从+ concat切换到StringBuilder?


当前回答

出于性能考虑,不鼓励使用+=(字符串连接)。原因是:Java String是一个不可变的,每当一个新的连接完成时,一个新的String就会被创建(新的String与已经在String池中的旧String具有不同的指纹)。创建新的字符串会给GC带来压力,并降低程序的运行速度:创建对象的开销很大。

下面的代码将使其更加实用和清晰。

public static void main(String[] args) 
{
    // warming up
    for(int i = 0; i < 100; i++)
        RandomStringUtils.randomAlphanumeric(1024);
    final StringBuilder appender = new StringBuilder();
    for(int i = 0; i < 100; i++)
        appender.append(RandomStringUtils.randomAlphanumeric(i));

    // testing
    for(int i = 1; i <= 10000; i*=10)
        test(i);
}

public static void test(final int howMany) 
{
    List<String> samples = new ArrayList<>(howMany);
    for(int i = 0; i < howMany; i++)
        samples.add(RandomStringUtils.randomAlphabetic(128));

    final StringBuilder builder = new StringBuilder();
    long start = System.nanoTime();
    for(String sample: samples)
        builder.append(sample);
    builder.toString();
    long elapsed = System.nanoTime() - start;
    System.out.printf("builder - %d - elapsed: %dus\n", howMany, elapsed / 1000);

    String accumulator = "";
    start = System.nanoTime();
    for(String sample: samples)
        accumulator += sample;
    elapsed = System.nanoTime() - start;
    System.out.printf("concatenation - %d - elapsed: %dus\n", howMany, elapsed / (int) 1e3);

    start = System.nanoTime();
    String newOne = null;
    for(String sample: samples)
        newOne = new String(sample);
    elapsed = System.nanoTime() - start;
    System.out.printf("creation - %d - elapsed: %dus\n\n", howMany, elapsed / 1000);
}

下面报告了运行的结果。

builder - 1 - elapsed: 132us
concatenation - 1 - elapsed: 4us
creation - 1 - elapsed: 5us

builder - 10 - elapsed: 9us
concatenation - 10 - elapsed: 26us
creation - 10 - elapsed: 5us

builder - 100 - elapsed: 77us
concatenation - 100 - elapsed: 1669us
creation - 100 - elapsed: 43us

builder - 1000 - elapsed: 511us
concatenation - 1000 - elapsed: 111504us
creation - 1000 - elapsed: 282us

builder - 10000 - elapsed: 3364us 
concatenation - 10000 - elapsed: 5709793us
creation - 10000 - elapsed: 972us

不考虑1个连接的结果(JIT还没有完成它的工作),即使对于10个连接,性能惩罚也是相关的;对于成千上万的连接,差异是巨大的。

从这个非常快速的实验中得到的教训(很容易用上面的代码重现):永远不要使用+=将字符串连接在一起,即使是在需要一些连接的非常基本的情况下(正如前面所说,创建新字符串无论如何都是昂贵的,并且会给GC带来压力)。

其他回答

值得一提的是,正如@ZhekaKozlov指出的那样,

自Java 9以来,+更快,除非JVM不知道如何优化它(例如,循环中的连接)。

我检查了以下代码的字节码(在Java 17中):

public class StringBM {
    public String toStringPlus(String a) {
        return "{a:" + a + ", b:" + ", c: " + "}";
    }

    public String toStringBuilder(String a) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(100);
        return sb.append("{a:").append(a)
                .append(", b:")
                .append(", c:")
                .append("}")
                .toString();
    }
}

For toStringPlus:

 0: aload_1
 1: invokedynamic #7,  0              // InvokeDynamic #0:makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
 6: areturn

for toStringBuilder:

 0: new           #11                 // class java/lang/StringBuilder
 3: dup
 4: bipush        100
 6: invokespecial #13                 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":(I)V
 9: astore_2
10: aload_2
11: ldc           #16                 // String {a:
13: invokevirtual #18                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
16: aload_1
17: invokevirtual #18                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
20: ldc           #22                 // String , b:
22: invokevirtual #18                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
25: ldc           #24                 // String , c:
27: invokevirtual #18                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
30: ldc           #26                 // String }
32: invokevirtual #18                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
35: invokevirtual #28                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
38: areturn

+版本简单地调用动态函数makeConcatWithConstants和并传入方法参数{a:\u0001, b:, c:} (\u0001是参数占位符)。 而StringBuilder版本必须以“诚实”的方式来实现。 我想我们可以看到为什么+现在更快了。

关键在于你是在一个地方写一个连接,还是在一段时间内把它积累起来。

对于您给出的示例,显式使用StringBuilder是没有意义的。(请查看第一个案例的编译代码。)

但是如果你正在构建一个字符串,例如在一个循环中,使用StringBuilder。

为了澄清,假设hugeArray包含数千个字符串,代码如下:

...
String result = "";
for (String s : hugeArray) {
    result = result + s;
}

与以下相比非常浪费时间和内存:

...
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String s : hugeArray) {
    sb.append(s);
}
String result = sb.toString();

使toString方法尽可能具有可读性!

在我的书中,唯一的例外是,如果你能向我证明它消耗了大量的资源:)(是的,这意味着分析)

还要注意,Java 5编译器生成的代码比早期版本的Java中使用的手写“StringBuffer”方法更快。如果你使用“+”,这和未来的增强是免费的。

使用最新版本的Java(1.8)的反汇编(javap -c)显示了编译器引入的优化。+以及sb.append()将生成非常相似的代码。然而,如果我们在for循环中使用+,检查行为将是值得的。

在for循环中使用+添加字符串

Java:

public String myCatPlus(String[] vals) {
    String result = "";
    for (String val : vals) {
        result = result + val;
    }
    return result;
}

ByteCode:(用于循环摘录)

12: iload         5
14: iload         4
16: if_icmpge     51
19: aload_3
20: iload         5
22: aaload
23: astore        6
25: new           #3                  // class java/lang/StringBuilder
28: dup
29: invokespecial #4                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
32: aload_2
33: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
36: aload         6
38: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
41: invokevirtual #6                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
44: astore_2
45: iinc          5, 1
48: goto          12

使用stringbuilder.append添加字符串

Java:

public String myCatSb(String[] vals) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for(String val : vals) {
        sb.append(val);
    }
    return sb.toString();
}

ByteCdoe:(循环摘录)

17: iload         5
19: iload         4
21: if_icmpge     43
24: aload_3
25: iload         5
27: aaload
28: astore        6
30: aload_2
31: aload         6
33: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
36: pop
37: iinc          5, 1
40: goto          17
43: aload_2

不过,两者还是有一些明显的区别。在第一种情况下,使用了+,为每次for循环迭代创建新的StringBuilder,并通过执行toString()调用存储生成的结果(29到41)。所以当你在for循环中使用+运算符时,你会生成你真正不需要的中间字符串。

出于性能考虑,不鼓励使用+=(字符串连接)。原因是:Java String是一个不可变的,每当一个新的连接完成时,一个新的String就会被创建(新的String与已经在String池中的旧String具有不同的指纹)。创建新的字符串会给GC带来压力,并降低程序的运行速度:创建对象的开销很大。

下面的代码将使其更加实用和清晰。

public static void main(String[] args) 
{
    // warming up
    for(int i = 0; i < 100; i++)
        RandomStringUtils.randomAlphanumeric(1024);
    final StringBuilder appender = new StringBuilder();
    for(int i = 0; i < 100; i++)
        appender.append(RandomStringUtils.randomAlphanumeric(i));

    // testing
    for(int i = 1; i <= 10000; i*=10)
        test(i);
}

public static void test(final int howMany) 
{
    List<String> samples = new ArrayList<>(howMany);
    for(int i = 0; i < howMany; i++)
        samples.add(RandomStringUtils.randomAlphabetic(128));

    final StringBuilder builder = new StringBuilder();
    long start = System.nanoTime();
    for(String sample: samples)
        builder.append(sample);
    builder.toString();
    long elapsed = System.nanoTime() - start;
    System.out.printf("builder - %d - elapsed: %dus\n", howMany, elapsed / 1000);

    String accumulator = "";
    start = System.nanoTime();
    for(String sample: samples)
        accumulator += sample;
    elapsed = System.nanoTime() - start;
    System.out.printf("concatenation - %d - elapsed: %dus\n", howMany, elapsed / (int) 1e3);

    start = System.nanoTime();
    String newOne = null;
    for(String sample: samples)
        newOne = new String(sample);
    elapsed = System.nanoTime() - start;
    System.out.printf("creation - %d - elapsed: %dus\n\n", howMany, elapsed / 1000);
}

下面报告了运行的结果。

builder - 1 - elapsed: 132us
concatenation - 1 - elapsed: 4us
creation - 1 - elapsed: 5us

builder - 10 - elapsed: 9us
concatenation - 10 - elapsed: 26us
creation - 10 - elapsed: 5us

builder - 100 - elapsed: 77us
concatenation - 100 - elapsed: 1669us
creation - 100 - elapsed: 43us

builder - 1000 - elapsed: 511us
concatenation - 1000 - elapsed: 111504us
creation - 1000 - elapsed: 282us

builder - 10000 - elapsed: 3364us 
concatenation - 10000 - elapsed: 5709793us
creation - 10000 - elapsed: 972us

不考虑1个连接的结果(JIT还没有完成它的工作),即使对于10个连接,性能惩罚也是相关的;对于成千上万的连接,差异是巨大的。

从这个非常快速的实验中得到的教训(很容易用上面的代码重现):永远不要使用+=将字符串连接在一起,即使是在需要一些连接的非常基本的情况下(正如前面所说,创建新字符串无论如何都是昂贵的,并且会给GC带来压力)。