在Java中连接字符串时是使用+号还是使用StringBuilder

 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   
     //     2    4:return          
    }

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

读者可能看到上面的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   
     //     2    4:return          
    }

     public  static  void main(String args[])
    {
        String s = "";
     //     0    0:ldc1            #16  
     //     1    2:astore_1        
        Random rand =  new Random();
     //     2    3:new             #18  
     //     3    6:dup             
     //     4    7:invokespecial   #20  
     //     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  
     //    10   19:dup             
     //    11   20:aload_1         
     //    12   21:invokestatic    #23  
     //    13   24:invokespecial   #29  
     //    14   27:aload_2         
     //    15   28:sipush          1000
     //    16   31:invokevirtual   #32  
     //    17   34:invokevirtual   #36  
     //    18   37:ldc1            #40  
     //    19   39:invokevirtual   #42  
     //    20   42:invokevirtual   #45  
     //    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  
     //    27   58:aload_1         
     //    28   59:invokevirtual   #55  
     //    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   
     //     2    4:return          
    }

     public  static  void main(String args[])
    {
        String s = "";
     //     0    0:ldc1            #16  
     //     1    2:astore_1        
        Random rand =  new Random();
     //     2    3:new             #18  
     //     3    6:dup             
     //     4    7:invokespecial   #20  
     //     5   10:astore_2        
        StringBuilder result =  new StringBuilder();
     //     6   11:new             #21  
     //     7   14:dup             
     //     8   15:invokespecial   #23  
     //     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  
     //    17   33:invokevirtual   #28  
     //    18   36:pop             
            result.append(" ");
     //    19   37:aload_3         
     //    20   38:ldc1            #32  
     //    21   40:invokevirtual   #34  
     //    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  
     //    28   57:aload_3         
     //    29   58:invokevirtual   #43  
     //    30   61:invokevirtual   #47  
     //    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：

     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  
   //    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。

注:本文转自李宁的极客世界:http://www.blogjava.net/nokiaguy/archive/2008/05/07/198990.html