總結(jié)String性能提升10倍的幾個(gè)方法

時(shí)間：2024-09-24 10:48:28

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[導(dǎo)讀]String 類型是我們使用最頻繁的數(shù)據(jù)類型，沒(méi)有之一。那么提高 String 的運(yùn)行效率，無(wú)疑是提升程序性能的最佳手段。

String 類型是我們使用最頻繁的數(shù)據(jù)類型，沒(méi)有之一。那么提高 String 的運(yùn)行效率，無(wú)疑是提升程序性能的最佳手段。

String字符串是系統(tǒng)里最常用的類型之一，在系統(tǒng)中占據(jù)了很大的內(nèi)存，因此，高效地使用字符串，對(duì)系統(tǒng)的性能有較好的提升。

我們本文將從 String 的源碼入手，一步步帶你實(shí)現(xiàn)字符串優(yōu)化的小目標(biāo)。不但教你如何有效的使用字符串，還為你揭曉這背后的深層次原因。

本文涉及的知識(shí)點(diǎn)，如下圖所示：

在看如何優(yōu)化 String 之前，我們先來(lái)了解一下 String 的特性，畢竟知己知彼，才能百戰(zhàn)不殆。

字符串的特性想要了解 String 的特性就必須從它的源碼入手，如下所示：

// 源碼基于 JDK 1.8public final class String implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence { // String 值的實(shí)際存儲(chǔ)容器 private final char value[]; public String() { this.value = "".value; } public String(String original) { this.value = original.value; this.hash = original.hash; } // 忽略其他信息}

從他的源碼我們可以看出，String 類以及它的 value[] 屬性都被 final 修飾了，其中 value[] 是實(shí)現(xiàn)字符串存儲(chǔ)的最終結(jié)構(gòu)，而 final 則表示“最后的、最終的”。

我們知道，被 final 修飾的類是不能被繼承的，也就是說(shuō)此類將不能擁有子類，而被 final 修飾的變量即為常量，它的值是不能被改變的。這也就說(shuō)當(dāng) String 一旦被創(chuàng)建之后，就不能被修改了。

String 為什么不能被修改?

String 的類和屬性 value[] 都被定義為 final 了，這樣做的好處有以下三點(diǎn)：

安全性：當(dāng)你在調(diào)用其他方法時(shí)，比如調(diào)用一些系統(tǒng)級(jí)操作指令之前，可能會(huì)有一系列校驗(yàn)，如果是可變類的話，可能在你校驗(yàn)過(guò)后，它的內(nèi)部的值又被改變了，這樣有可能會(huì)引起嚴(yán)重的系統(tǒng)崩潰問(wèn)題，所以迫使 String 設(shè)計(jì)為 final 類的一個(gè)重要原因就是出于安全考慮;

高性能：String 不可變之后就保證的 hash 值的唯一性，這樣它就更加高效，并且更適合做 HashMap 的 key- value 緩存;

節(jié)約內(nèi)存：String 的不可變性是它實(shí)現(xiàn)字符串常量池的基礎(chǔ)，字符串常量池指的是字符串在創(chuàng)建時(shí)，先去“常量池”查找是否有此“字符串”，如果有，則不會(huì)開(kāi)辟新空間創(chuàng)作字符串，而是直接把常量池中的引用返回給此對(duì)象，這樣就能更加節(jié)省空間。例如，通常情況下 String 創(chuàng)建有兩種方式，直接賦值的方式，如 String str="Java";另一種是 new 形式的創(chuàng)建，如 String str = new String("Java")。當(dāng)代碼中使用第一種方式創(chuàng)建字符串對(duì)象時(shí)，JVM 首先會(huì)檢查該對(duì)象是否在字符串常量池中，如果在，就返回該對(duì)象引用，否則新的字符串將在常量池中被創(chuàng)建。這種方式可以減少同一個(gè)值的字符串對(duì)象的重復(fù)創(chuàng)建，節(jié)約內(nèi)存。String str = new String("Java") 這種方式，首先在編譯類文件時(shí)，“Java”常量字符串將會(huì)放入到常量結(jié)構(gòu)中，在類加載時(shí)，“Java”將會(huì)在常量池中創(chuàng)建;其次，在調(diào)用 new 時(shí)，JVM 命令將會(huì)調(diào)用 String 的構(gòu)造函數(shù)，同時(shí)引用常量池中的“Java”字符串，在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè) String 對(duì)象，最后 str 將引用 String 對(duì)象。

1.不要直接+=字符串通過(guò)上面的內(nèi)容，我們知道了 String 類是不可變的，那么在使用 String 時(shí)就不能頻繁的 += 字符串了。

優(yōu)化前代碼：

public static String doAdd() { String result = ""; for (int i = 0; i < 10000; i++) { result += (" i:" + i); } return result;}

有人可能會(huì)問(wèn)，我的業(yè)務(wù)需求是這樣的，那我該如何實(shí)現(xiàn)?

官方為我們提供了兩種字符串拼加的方案：StringBuffer 和 StringBuilder，其中 StringBuilder 為非線程安全的，而 StringBuffer 則是線程安全的，StringBuffer 的拼加方法使用了關(guān)鍵字 synchronized 來(lái)保證線程的安全，源碼如下：

@Overridepublic synchronized StringBuffer append(CharSequence s) { toStringCache = null; super.append(s); return this;}

也因?yàn)槭褂?synchronized 修飾，所以 StringBuffer 的拼加性能會(huì)比 StringBuilder 低。

那我們就用 StringBuilder 來(lái)實(shí)現(xiàn)字符串的拼加，優(yōu)化后代碼：

public static String doAppend() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < 10000; i++) { sb.append(" i:" + i); } return sb.toString();}

我們通過(guò)代碼測(cè)試一下，兩個(gè)方法之間的性能差別：

public class StringTest { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 5; i++) { // String long st1 = System.currentTimeMillis(); // 開(kāi)始時(shí)間 doAdd(); long et1 = System.currentTimeMillis(); // 開(kāi)始時(shí)間 System.out.println("String 拼加，執(zhí)行時(shí)間：" + (et1 - st1)); // StringBuilder long st2 = System.currentTimeMillis(); // 開(kāi)始時(shí)間 doAppend(); long et2 = System.currentTimeMillis(); // 開(kāi)始時(shí)間 System.out.println("StringBuilder 拼加，執(zhí)行時(shí)間：" + (et2 - st2)); System.out.println(); } } public static String doAdd() { String result = ""; for (int i = 0; i < 10000; i++) { result += ("Java中文社群:" + i); } return result; } public static String doAppend() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < 10000; i++) { sb.append("Java中文社群:" + i); } return sb.toString(); }}

以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下：

String 拼加，執(zhí)行時(shí)間：429