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：

　　Strings="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：

packagestring;

publicclassTestSimplePlus
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Strings="abc";
Stringss="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：

packagestring;

importjava.io.PrintStream;

publicclassTestSimplePlus
{
publicTestSimplePlus()
{
//00:aload_0
//11:invokespecial#8<MethodvoidObject()>
//24:return
}

publicstaticvoidmain(Stringargs[])
{
Strings="abc";
//00:ldc1#16<String"abc">
//12:astore_1
Stringss=(newStringBuilder("ok")).append(s).append("xyz").append(5).toString();
//23:new#18<ClassStringBuilder>
//36:dup
//47:ldc1#20<String"ok">
//59:invokespecial#22<MethodvoidStringBuilder(String)>
//612:aload_1
//713:invokevirtual#25<MethodStringBuilderStringBuilder.append(String)>
//816:ldc1#29<String"xyz">
//918:invokevirtual#25<MethodStringBuilderStringBuilder.append(String)>
//1021:iconst_5
//1122:invokevirtual#31<MethodStringBuilderStringBuilder.append(int)>
//1225:invokevirtual#34<MethodStringStringBuilder.toString()>
//1328:astore_2
System.out.println(ss);
//1429:getstatic#38<FieldPrintStreamSystem.out>
//1532:aload_2
//1633:invokevirtual#44<MethodvoidPrintStream.println(String)>
//1736: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：

packagestring;

importjava.util.*;

publicclassTestComplexPlus
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Strings="";
Randomrand=newRandom();
for(inti=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：

packagestring;

importjava.io.PrintStream;
importjava.util.Random;

publicclassTestComplexPlus
{

publicTestComplexPlus()
{
//00:aload_0
//11:invokespecial#8<MethodvoidObject()>
//24:return
}

publicstaticvoidmain(Stringargs[])
{
Strings="";
//00:ldc1#16<String"">
//12:astore_1
Randomrand=newRandom();
//23:new#18<ClassRandom>
//36:dup
//47:invokespecial#20<MethodvoidRandom()>
//510:astore_2
for(inti=0;i<10;i++)
//*611:iconst_0
//*712:istore_3
//*813:goto49
s=(newStringBuilder(String.valueOf(s))).append(rand.nextInt(1000)).append("").toString();
//916:new#21<ClassStringBuilder>
//1019:dup
//1120:aload_1
//1221:invokestatic#23<MethodStringString.valueOf(Object)>
//1324:invokespecial#29<MethodvoidStringBuilder(String)>
//1427:aload_2
//1528:sipush1000
//1631:invokevirtual#32<MethodintRandom.nextInt(int)>
//1734:invokevirtual#36<MethodStringBuilderStringBuilder.append(int)>
//1837:ldc1#40<String"">
//1939:invokevirtual#42<MethodStringBuilderStringBuilder.append(String)>
//2042:invokevirtual#45<MethodStringStringBuilder.toString()>
//2145:astore_1

//2246:iinc31
//2349:iload_3
//2450:bipush10
//2552:icmplt16
System.out.println(s);
//2655:getstatic#49<FieldPrintStreamSystem.out>
//2758:aload_1
//2859:invokevirtual#55<MethodvoidPrintStream.println(String)>
//2962: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：

packagestring;

importjava.util.*;

publicclassTestStringBuilder
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Strings="";
Randomrand=newRandom();
StringBuilderresult=newStringBuilder();
for(inti=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：

packagestring;

importjava.io.PrintStream;
importjava.util.Random;

publicclassTestStringBuilder
{

publicTestStringBuilder()
{
//00:aload_0
//11:invokespecial#8<MethodvoidObject()>
//24:return
}

publicstaticvoidmain(Stringargs[])
{
Strings="";
//00:ldc1#16<String"">
//12:astore_1
Randomrand=newRandom();
//23:new#18<ClassRandom>
//36:dup
//47:invokespecial#20<MethodvoidRandom()>
//510:astore_2
StringBuilderresult=newStringBuilder();
//611:new#21<ClassStringBuilder>
//714:dup
//815:invokespecial#23<MethodvoidStringBuilder()>
//918:astore_3
for(inti=0;i<10;i++)
//*1019:iconst_0
//*1120:istore4
//*1222:goto47
{
result.append(rand.nextInt(1000));
//1325:aload_3
//1426:aload_2
//1527:sipush1000
//1630:invokevirtual#24<MethodintRandom.nextInt(int)>
//1733:invokevirtual#28<MethodStringBuilderStringBuilder.append(int)>
//1836:pop
result.append("");
//1937:aload_3
//2038:ldc1#32<String"">
//2140:invokevirtual#34<MethodStringBuilderStringBuilder.append(String)>
//2243:pop
}

//2344:iinc41
//2447:iload4
//2549:bipush10
//2651:icmplt25
System.out.println(result.toString());
//2754:getstatic#37<FieldPrintStreamSystem.out>
//2857:aload_3
//2958:invokevirtual#43<MethodStringStringBuilder.toString()>
//3061:invokevirtual#47<MethodvoidPrintStream.println(String)>
//3164: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(inti=0;i<10;i++)
{
result.append(rand.nextInt(1000));
result.append("");
}

　　改成如下形式：

for(inti=0;i<10;i++)
{
result.append(rand.nextInt(1000)+"");
}

　　则反编译后的结果如下：

......

for(inti=0;i<10;i++)
//*1019:iconst_0
//*1120:istore4
//*1222:goto65
{
result.append((newStringBuilder(String.valueOf(rand.nextInt(1000)))).append("").toString());
//1325:aload_3
//1426:new#21<ClassStringBuilder>
//1529: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。