StringBuilder和StringBuffer解析（百度面试题优化须要用到的）

StringBuilder是java5及以后提供的API，它不是线程安全的，而StringBuffer是java1.4曾经的API，它是线程安全的，所以说StringBuilder的效率更高一些，今天来讲一下在java中字符串连接的几种方法比較。。

写这篇文章主要是关于曾经的一篇文章百度面试题，中因为循环中字符串的连接问题须要优化一下。。

字符串是Java程序中最经常使用的一种数据结构之中的一个。在Java中的String类已经重载的"+"。也就是说，字符串能够直接使用"+"进行连接，如以下代码所看到的：

1. String s = "abc" + "ddd";

但这样做真的好吗？当然，这个问题不能简单地回答yes or no。要依据详细情况来

定。在Java中提供了一个StringBuilder类（这个类仅仅在J2SE5及以上版本号提供，曾经的版本号使用 StringBuffer类），这个类也能够起到"+"的作用。那么我们应该用哪个呢？

以下让我们先看看例如以下的代码：

1. package string;
     public class TestSimplePlus
     {
         public static void main(String[] args)
         {
             String s = "abc";
             String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;
             System.out.println(ss);
         }
     }

上面的代码将会输出正确的结果。从表面上看，对字符串和整型使用"+"号并没有什么差别，但事实真的如此吗？以下让我们来看看这段代码的本质。

我们首先使用反编译工具（如jdk带的javap、或jad）将TestSimplePlus反编译成Java Byte Code，当中的奥秘就一目了然了。在本文将使用jad来反编译，命令例如以下：

jad -o -a -s d.java TestSimplePlus.class

反编译后的代码例如以下：

1. package string;  
   
   import java.io.PrintStream;  
   
   public class TestSimplePlus
   {
       public TestSimplePlus()
       {
       //    0    0:aload_0
       //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>
       //    2    4:return
       }  
   
       public static void main(String args[])
       {
         String s = "abc";
       //    0    0:ldc1            #16  < String "abc">
       //    1    2:astore_1
         String ss = (new StringBuilder("ok")).append(s).append("xyz").append(5).toString();
       //    2    3:new             #18  < Class StringBuilder>
       //    3    6:dup
       //    4    7:ldc1            #20  < String "ok">
       //    5    9:invokespecial   #22  < Method void StringBuilder(String)>
       //    6   12:aload_1
       //    7   13:invokevirtual   #25  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
       //    8   16:ldc1            #29  < String "xyz">
       //    9   18:invokevirtual   #25  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
       //   10   21:iconst_5
       //   11   22:invokevirtual   #31  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
       //   12   25:invokevirtual   #34  < Method String StringBuilder.toString()>
       //   13   28:astore_2
         System.out.println(ss);
       //   14   29:getstatic       #38  < Field PrintStream System.out>
       //   15   32:aload_2
       //   16   33:invokevirtual   #44  < Method void PrintStream.println(String)>
       //   17   36:return
       }
   }

读者可能看到上面的Java字节码感到迷糊，只是大家不必操心。本文的目的并非解说Java Byte Code，因此，并不用了解详细的字节码的含义。

使用jad反编译的优点之中的一个就是能够同一时候生成字节码和源码。这样能够进行对比研究。从上面的代码非常easy看出，尽管在源程序中使用了"+"，但在编 译时仍然将"+"转换成StringBuilder。因此，我们能够得出结论，在Java中不管使用何种方式进行字符串连接，实际上都使用的是 StringBuilder类。

那么是不是能够依据这个结论推出使用"+"和StringBuilder类的效果是一样的呢？这个要从两个方面的解释。假设从执行结果来解释，那么"+"和StringBuilder是全然等效的。但假设从执行效率和资源消耗方面看，那它们将存在非常大的差别。

当然，假设连接字符串行表达式非常easy（如上面的顺序结构），那么"+"和StringBuilder类基本是一样的，但假设结构比較复杂，如使用循环来连接字符串，那么产生的Java Byte Code就会有非常大的差别。先让我们看看例如以下的代码：

1. package string;  
   
    import java.util.*;  
   
    public class TestComplexPlus
    {
        public static void main(String[] args)
        {
            String s = "";
            Random rand = new Random();
            for (int i = 0; i <  10; i++)
            {
                s = s + rand.nextInt(1000) + " ";
            }
            System.out.println(s);
        }
    }

上面的代码返编译后的Java Byte Code例如以下：

1. package string;  
   
   import java.io.PrintStream;
   import java.util.Random;  
   
   public class TestComplexPlus
   {  
   
       public TestComplexPlus()
       {
       //    0    0:aload_0
       //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>
       //    2    4:return
       }  
   
       public static void main(String args[])
       {
           String s = "";
       //    0    0:ldc1            #16  < String "">
       //    1    2:astore_1
           Random rand = new Random();
       //    2    3:new             #18  < Class Random>
       //    3    6:dup
       //    4    7:invokespecial   #20  < Method void Random()>
       //    5   10:astore_2
           for(int i = 0; i <  10; i++)
       //*   6   11:iconst_0
       //*   7   12:istore_3
       //*   8   13:goto            49
            s = (new StringBuilder(String.valueOf(s))).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();
       //    9   16:new             #21  < Class StringBuilder>
       //   10   19:dup
       //   11   20:aload_1
       //   12   21:invokestatic    #23  < Method String String.valueOf(Object)>
       //   13   24:invokespecial   #29  < Method void StringBuilder(String)>
       //   14   27:aload_2
       //   15   28:sipush          1000
       //   16   31:invokevirtual   #32  < Method int Random.nextInt(int)>
       //   17   34:invokevirtual   #36  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
       //   18   37:ldc1            #40  < String " ">
       //   19   39:invokevirtual   #42  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
       //   20   42:invokevirtual   #45  < Method String StringBuilder.toString()>
       //   21   45:astore_1          
   
       //   22   46:iinc            3  1
       //   23   49:iload_3
       //   24   50:bipush          10
       //   25   52:icmplt          16
           System.out.println(s);
       //   26   55:getstatic       #49  < Field PrintStream System.out>
       //   27   58:aload_1
       //   28   59:invokevirtual   #55  < Method void PrintStream.println(String)>
       //   29   62:return
       }
   }

大家能够看到，尽管编译器将"+"转换成了StringBuilder类，但创建StringBuilder对象的位置却在for语句内部。这就意 味着每运行一次循环，就会创建一个StringBuilder对象（对于本例来说，是创建了10个StringBuilder对象），尽管Java有垃圾 回收器，但这个回收器的工作时间是不定的。假设不断产生这种垃圾，那么仍然会占用大量的资源。解决问题的方法就是在程序中直接使用 StringBuilder类来连接字符串，代码例如以下：

1. package string;  
   
   import java.util.*;  
   
   public class TestStringBuilder
   {
       public static void main(String[] args)
       {
           String s = "";
           Random rand = new Random();
           StringBuilder result = new StringBuilder();
           for (int i = 0; i <  10; i++)
           {
               result.append(rand.nextInt(1000));
               result.append(" ");
           }
           System.out.println(result.toString());
       }
   }

上面代码反编译后的结果例如以下：

1. package string;  
   
   import java.io.PrintStream;
   import java.util.Random;  
   
   public class TestStringBuilder
   {  
   
       public TestStringBuilder()
       {
       //    0    0:aload_0
       //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>
       //    2    4:return
       }  
   
       public static void main(String args[])
       {
           String s = "";
       //    0    0:ldc1            #16  < String "">
       //    1    2:astore_1
           Random rand = new Random();
       //    2    3:new             #18  < Class Random>
       //    3    6:dup
       //    4    7:invokespecial   #20  < Method void Random()>
       //    5   10:astore_2
           StringBuilder result = new StringBuilder();
       //    6   11:new             #21  < Class StringBuilder>
       //    7   14:dup
       //    8   15:invokespecial   #23  < Method void StringBuilder()>
       //    9   18:astore_3
           for(int i = 0; i <  10; i++)
       //*  10   19:iconst_0
       //*  11   20:istore          4
       //*  12   22:goto            47
           {
               result.append(rand.nextInt(1000));
       //   13   25:aload_3
       //   14   26:aload_2
       //   15   27:sipush          1000
       //   16   30:invokevirtual   #24  < Method int Random.nextInt(int)>
       //   17   33:invokevirtual   #28  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
       //   18   36:pop
               result.append(" ");
       //   19   37:aload_3
       //   20   38:ldc1            #32  < String " ">
       //   21   40:invokevirtual   #34  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
       //   22   43:pop
           }  
   
       //   23   44:iinc            4  1
       //   24   47:iload           4
       //   25   49:bipush          10
       //   26   51:icmplt          25
           System.out.println(result.toString());
       //   27   54:getstatic       #37  < Field PrintStream System.out>
       //   28   57:aload_3
       //   29   58:invokevirtual   #43  < Method String StringBuilder.toString()>
       //   30   61:invokevirtual   #47  < Method void PrintStream.println(String)>
       //   31   64:return
       }
   }

从上面的反编译结果能够看出，创建StringBuilder的代码被放在了for语句外。尽管这样处理在源程序中看起来复杂，但却换来了更高的效率，同一时候消耗的资源也更少了。

在使用StringBuilder类时要注意，尽量不要"+"和StringBuilder混着用，否则会创建很多其它的StringBuilder对象，如以下代码所：

1. for (int i = 0; i <  10; i++)
   {
       result.append(rand.nextInt(1000));
       result.append(" ");
   }
   改成例如以下形式：
   
   for (int i = 0; i <  10; i++)
   {
        result.append(rand.nextInt(1000) + " ");
   }  
   
   则反编译后的结果例如以下：
   
    for(int i = 0; i <  10; i++)
   //*  10   19:iconst_0
   //*  11   20:istore          4
   //*  12   22:goto            65
    {
     result.append((new StringBuilder(String.valueOf(rand.nextInt(1000)))).append(" ").toString());
   //   13   25:aload_3
   //   14   26:new             #21  < Class StringBuilder>
   //   15   29:dup

从上面的代码能够看出，Java编译器将"+"编译成了StringBuilder类，这样for语句每循环一次，又创建了一个StringBuilder对象。

假设将上面的代码在JDK1.4下编译，必须将StringBuilder改为StringBuffer，而JDK1.4将"+"转换为 StringBuffer（由于JDK1.4并没有提供StringBuilder类）。StringBuffer和StringBuilder的功能基 本一样，仅仅是StringBuffer是线程安全的，而StringBuilder不是线程安全的。因此，StringBuilder的效率会更高。

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