JAVA：深入探讨String性能优化让你的程序更高效

1、简述

在现代软件开发中，字符串（String）是一个不可或缺的数据类型，几乎每个应用程序都在某种程度上使用字符串。然而，由于字符串操作的频繁性质，它们可能成为程序性能的瓶颈之一。在本文中，我们将深入探讨一些String性能优化的技术，以确保你的程序在处理字符串时更加高效。

String 对象是如何实现的？让我们来看看String对象的优化历程，通过大量的优化来节约内存空间。

2、使用StringBuilder代替String拼接

在Java等语言中，String是不可变的，每次对字符串进行拼接都会创建一个新的String对象，这可能导致频繁的内存分配和垃圾回收。为了避免这种情况，我们可以使用StringBuilder（或StringBuffer，如果需要线程安全性）来执行大量的字符串拼接操作。

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello");
sb.append(" ");
sb.append("World");
String result = sb.toString();

3、避免使用"+"运算符拼接字符串

虽然使用"+"运算符来拼接字符串是一种方便的方式，但它会导致性能下降，特别是在循环中或频繁拼接大量字符串的情况下。建议使用StringBuilder进行代替，以减少对象的创建和垃圾回收的开销。

// 不推荐
String result = "Hello" + " " + "World";

// 推荐
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello").append(" ").append("World");
String result = sb.toString();

4、使用String的intern方法

String的intern方法可以将字符串添加到字符串池中，从而减少相同字符串的多次存储。这在处理大量相似字符串时可以提高性能。

String str1 = new String("abc").intern();
String str2 = new String("abc").intern();
// 现在str1和str2指向相同的字符串对象，避免了重复存储

5、设置StringBuilder的初始容量

当你知道字符串的大致长度时，设置StringBuilder的初始容量可以减少动态扩容的次数，提高性能。

StringBuilder sb = new StringBuilder(20); // 设置初始容量为20
sb.append("Hello").append(" ").append("World");

6、使用字符数组处理大量字符操作

在一些情况下，使用字符数组进行字符串操作可能比使用StringBuilder更高效。特别是在需要对字符串进行频繁修改的场景下，使用字符数组可以避免创建大量中间对象。

char[] charArray = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
// 进行字符数组的操作

7、使用substring避免创建新的字符串

在截取字符串时，使用substring方法可以避免创建新的字符串对象。substring方法返回原字符串中的一部分字符序列，而不会创建新的字符串对象。这可以避免内存的浪费和性能的下降。

String hello = "hello world";
String str = hello.substring(3,6);

8、使用正则表达式进行字符串匹配

在字符串匹配操作中，可以使用正则表达式替代简单的字符匹配。正则表达式可以提供更灵活的匹配模式，但也需要注意性能问题。尽量避免在循环中频繁使用复杂的正则表达式，以免降低性能。

String hello = "hello4556world";
String rex = ".*\\d+.*";
boolean matches = hello.matches(rex);

备注：在使用正则表达式过程中为了减少性能损耗，尽量使用懒惰模式和独占模式的正则表达式，避免回溯问题。

9、使用StringTokenizer或String.split方法拆分字符串

在拆分字符串的操作中，可以使用StringTokenizer或String.split方法代替手动编写的循环。这些方法可以提供更方便和高效的字符串拆分操作。

StringTokenizer：

String hello = "hello,world";
StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer(hello,",");
while (tokenizer.hasMoreTokens()){
    String str = tokenizer.nextToken();
    //处理拆分后的字符
}

split：

String hello = "hello,world";
String[] strings = hello.split(",");
for(String str : strings){
    //处理拆分后的字符
}

备注：如果使用 String.indexOf() 可以完成字符串的分割，尽量使用该方法，因为Split使用正则表达式，有可能因回溯导致性能低下。

10、结论

通过应用上述技术，你可以显著提高字符串操作的性能，使你的程序更加高效。然而，记住在进行性能优化时，要基于实际的性能测试结果，确保优化的代码是真正有益的，而不是仅仅为了追求微小的性能提升而进行的不必要的工作。