浅谈Java中连接字符串时使用"+"号和使用StringBuilder类的区别

　　主页君在留言板中看到有Javaer提出一个问题，就是Java里在连接字符串时，使用"+"号连接还是使用StringBuilder类（这个类只在J2SE5及以上版本提供，以前的版本使用StringBuffer类）连接。

　　为了解答这位Javaer的疑惑，可能也是许多人的疑惑，特此撰文来解答这个问题，同时也附上另外一个困扰很多Javaer的问题，就是"+"号和StringBuilder类连接字符串时的效率对比问题，毕竟很多人都对Java的效率差百般埋怨，如何在这种细节处优化，对Java整体效率的提升会有明显的改善。　

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　　字符串是Java程序中最常用的一种数据结构之一。在Java中的String类已经重载的"+"。也就是说，字符串可以直接使用"+"进行连接，如下面代码所示：

　　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。要根据具体情况来定。在Java中提供了一个StringBuilder类（这个类只在J2SE5及以上版本提供，以前的版本使用StringBuffer类），这个类也可以起到"+"的作用。那么我们应该用哪个呢？

　　下面让我们先看看如下的代码：

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"+"号并没有什么区别，但事实真的如此吗？下面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，其中的奥秘就一目了然了。在本文将使用jad来反编译，命令如下：

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

　　反编译后的代码如下：

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

}

}

　　Java新手朋友们可能看到上面的Java字节码感到迷糊，不过大家不必担心。本文的目的并不是讲解Java Byte Code，因此，并不用了解具体的字节码的含义。

　　使用jad反编译的好处之一就是可以同时生成字节码和源代码。这样可以进行对照研究。从上面的代码很容易看出，虽然在源程序中使用了"+"，但在编译时仍然将"+"转换成StringBuilder。因此，我们可以得出结论，在Java中无论使用何种方式进行字符串连接，实际上都使用的是StringBuilder。

　　那么是不是可以根据这个结论推出使用"+"和StringBuilder的效果是一样的呢？这个要从两个方面的解释。如果从运行结果来解释，那么"+"和StringBuilder是完全等效的。但如果从运行效率和资源消耗方面看，那它们将存在很大的区别。

　　当然，如果连接字符串行表达式很简单（如上面的顺序结构），那么"+"和StringBuilder基本是一样的，但如果结构比较复杂，如使用循环来连接字符串，那么产生的Java Byte Code就会有很大的区别。先让我们看看如下的代码：

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如下：

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

}

}

　　大家可以看到，虽然编译器将"+"转换成了StringBuilder，但创建StringBuilder对象的位置却在for语句内部。这就意味着每执行一次循环，就会创建一个StringBuilder对象（对于本例来说，是创建了10个StringBuilder对象），虽然Java有垃圾回收器，但这个回收器的工作时间是不定的。如果不断产生这样的垃圾，那么仍然会占用大量的资源。解决这个问题的方法就是在程序中直接使用StringBuilder来连接字符串，代码如下：

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如下：

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可以看出，创建StringBuilder的代码被放在了for语句外。虽然这样处理在源程序中看起来复杂，但却换来了更高的效率，同时消耗的资源也更少了。

　　在使用StringBuilder时要注意，尽量不要"+"和StringBuilder混着用，否则会创建更多的StringBuilder对象，如下面代码所示：

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

result.append(rand.nextInt(1000));

result.append(" ");

}

　　改成如下形式：

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

result.append(rand.nextInt(1000) + " ");

}

　　则反编译后的结果如下：

......

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

......

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

　　如果将上面的代码在JDK1.4下编译，必须将StringBuilder改为StringBuffer，而JDK1.4将"+"转换为StringBuffer（因为JDK1.4并没有提供StringBuilder类）。StringBuffer和StringBuilder的功能基本一样，只是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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P.S.本文涉及到了一些Java反编译知识，只是为了更好的给大家演示和对比二者之间的区别，如果大家看了本文对Java反编译感兴趣，可以自行查阅相关资料，主页君也将会在未来整理并发表几篇关于反编译的文章，希望大家到时能喜欢。