本帖最后由 陈泽鑫 于 2012-12-11 16:29 编辑
(由于字数限制,删截很多,个人觉得认识String、StringBuffer和StringBuilder很有帮助)
首先，需要辟谣，有些人说SB（StringBuffer和StringBuilder）总是比String.concat()有更好的性能。这一说法是不准确的！在特定条件下String.concat()要胜过SB。我们来通过一个例子证明这一点。
任务：
连接两个String，
String a = "abcdefghijklmnopq"; //length=17
String b = "abcdefghijklmnopqr"; //length=18
说明：
我们将要来分析一下不同连接方案的垃圾生产情况。讨论中我们将忽略由输入参数引起的垃圾，因为他们不是由连接代码创建的。另外我们只计算String内部的char[]，因为除了这个字符数组String的其它域都非常小，完全可以忽略他们对GC的影响。
方案1：
使用String.concat()
代码：
String result = a.concat(b);
这行代码简单到不能再简单了，不过还是让我们来看看Sun JDK java.lang.String的源代码，搞清楚这个调用究竟是怎样进行的。
Sun JDK java.lang.String的源代码片段：
1 public String concat(String str) {
2 int otherLen = str.length();
3 if (otherLen == 0) {
4 return this;
5 }
6 char buf[] = new char[count + otherLen];
7 getChars(0, count, buf, 0);
8 str.getChars(0, otherLen, buf, count);
9 return new String(0, count + otherLen, buf);
10 }
11
12 String(int offset, int count, char value[]) {
13 this.value = value;
14 this.offset = offset;
15 this.count = count;
16 }
这段代码首先创建一个新的char[]，数组长度为a.length() + b.length()，然后分别将a和b的内容拷贝到新数组中，最后使用这个数组创建一个新的String对象。这里我们要特殊注意一下使用的构造函数， 这个构造函数只有package访问权限，它直接使用传入的char[]作为新生成的String的内部字符数组，而没有做任何拷贝保护。这个构造函数必 须是package级别的访问权限，否则你就能用它创建出一个可变的String对象（在构造完String后修改传入的char[]）。JDK在 java.lang中的代码保证不会在调用这一构造函数后再修改传入的数组，加上java的安全机制不允许第三方代码加入java.lang包（你可以尝 试将自己的类放入java.lang包，此类将无法成功加载），所以String的不可变性不会被破坏。
整个过程我们没有创建任何垃圾对象（我们有言在先，a和b是传入参数，不是连接代码创建的，所以即使他们变成垃圾我们也不去计算），所以一切良好！
方案2:
使用SB.append(), 这里我使用StringBuilder来进行分析，对于StringBuffer也是完全一样的。
代码:
String result = new StringBuilder().append(a).append(b).toString();
这行代码明显比String.concat()方案的代码复杂，但它的性能如何呢？让我们分4步来分析它new StringBuilder()，append(a)，append(b)和toString().
1）new StringBuilder().
让我们来看看StringBuilder的源代码：
1 public StringBuilder() {
2 super(16);
3 }
4
5 AbstractStringBuilder(int capacity) {
6 value = new char[capacity];
7 }
它创建了一个大小为16的char[]，目前为止还没有创建任何垃圾对象。
2）append(a).
继续看源代码：
1 public StringBuilder append(String str) {
2 super.append(str);
3 return this;
4 }
5 public AbstractStringBuilder append(String str) {
6 if (str == null) str = "null";
7 int len = str.length();
8 if (len == 0) return this;
9 int newCount = count + len;
10 if (newCount > value.length)
11 expandCapacity(newCount);
12 str.getChars(0, len, value, count);
13 count = newCount;
14 return this;
15 }
16 void expandCapacity(int minimumCapacity) {
17 int newCapacity = (value.length + 1) * 2;
18 if (newCapacity < 0) {
19 newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
20 } else if (minimumCapacity > newCapacity) {
21 newCapacity = minimumCapacity;
22 }
23 value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
24 }
这段代码首先确保SB的内部char[]有足够的剩余空间，这导致创建了一个新的大小为34的char[]，而之前的大小为16的char[]成为垃圾对象。标记点1，我们创建了第一个垃圾对象，大小为16个char。
3）append(b).
相同的逻辑，首先确保内部char[]有足够的剩余空间，这导致创建了一个新的大小为70的char[]，而之前的大小为34的char[]成为垃圾对象。标记点2,我们创建了第二个垃圾对象，大小为34个char。
4）toString()
看源代码：
1 public String toString() {
2 // Create a copy, don't share the array
3 return new String(value, 0, count);
4 }
5 public String(char value[], int offset, int count) {
6 if (offset < 0) {
7 throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
8 }
9 if (count < 0) {
10 throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
11 }
12 // Note: offset or count might be near -1>>>1.
13 if (offset > value.length - count) {
14 throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
15 }
16 this.offset = 0;
17 this.count = count;
18 this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
19 }
要重点注意一下这次的构造函数，它有public访问权限，所以它必须做拷贝保护，不然就有可能破坏String的不可变性。但这又创建了一个垃圾对象。标记点3，我们创建了第三个垃圾对象，大小为70个char。
因此我们一共创建了3个垃圾对象，总大小为16+34+70=120个char！ Java使用Unicode-16编码，这就意味着240byte的垃圾！
有一件事情能够改善SB的性能，把代码改为：
String result = new StringBuilder(a.length() + b.length()).append(a).append(b).toString();
自己算一下吧，这次我们只创建了1个垃圾对象，大小为17+18=35个char，还是不怎么样，不是吗？
所以当你要连接多于3个String时（不含3），我们应该使用SB，对吗？
不全对！
SB有一个天生固有的毛病，它使用一个可以动态增长的内部char[]来追加新的String，当你追加新String且SB达到了内部容量上限时，它就 必须扩大内部缓冲区。之后SB获得了一个更大的char[]，而之前使用的char[]则变为了垃圾。如果我们能够精确的告诉SB最终的结果有多长，它就 可以省掉许多由无谓的增长产生的垃圾。但想要预测最终结果的长度并不容易！
接下来我要介绍的StringBundler就是基于这一原理工作的。
1 public StringBundler() {
2 _array = new String[_DEFAULT_ARRAY_CAPACITY]; // _DEFAULT_ARRAY_CAPACITY = 16
3 }
4
5 public StringBundler(int arrayCapacity) {
6 if (arrayCapacity <= 0) {
7 throw new IllegalArgumentException();
8 }
9 _array = new String[arrayCapacity];
10 }
11
第一个构造函数会创建一个默认数组大小为16的StringBundler，第二个构造函数允许你指定一个初始容量。每当你调用append()时，你并没有真正的执行String连接操作，而是将该String放置到缓存数组中。
1 public StringBundler append(String s) {
2 if (s == null) {
3 s = StringPool.NULL;
4 }
5 if (_arrayIndex >= _array.length) {
6 expandCapacity();
7 }
8 _array[_arrayIndex++] = s;
9 return this;
10 }
11
如果你追加的String数量超过了缓存数组容量，内部的String[]会动态增长。
1 protected void expandCapacity() {
2 String[] newArray = new String[_array.length << 1];
3 System.arraycopy(_array, 0, newArray, 0, _array.length);
4 _array = newArray;
5 }
6
扩充一个String[]要比扩充char[]便宜的多。因为String[]比较小，而且增长的频度要远比原来的char[]低。
当你完成了全部追加后，调用toString()来获取最终结果。
1 public String toString() {
2 if (_arrayIndex == 0) {
3 return StringPool.BLANK;
4 }
5 String s = null;
6 if (_arrayIndex <= 3) {
7 s = _array[0];
8 for (int i = 1; i < _arrayIndex; i++) {
9 s = s.concat(_array);
10 }
11 }
12 else {
13 int length = 0;
14 for (int i = 0; i < _arrayIndex; i++) {
15 length += _array.length();
16 }
17 StringBuilder sb = new StringBuilder(length);
18 for (int i = 0; i < _arrayIndex; i++) {
19 sb.append(_array);
20 }
21 s = sb.toString();
22 }
23 return s;
24 }
25 当你连接2或3个String时，使用String.concat()。
如果你要连接多于3个String（不含3）,并且你能够精确预测出最终结果的长度，使用StringBuilder/StringBuffer，并设定初始化容量。
如果你要连接多于3个String（不含3）,并且你不能够精确预测出最终结果的长度，使用StringBundler。
如果你使用StringBundler,并且你能预测出要连接的String数量，使用指定初始化容量的构造函数。 |
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