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連接符號 “+” 本質

字符串變量（非final修飾）通過 “+” 進行拼接，在編譯過程中會轉化為StringBuilder對象的append操作，注意是編譯過程，而不是在JVM中。

public class StringTest {public static void main(String[] args) {String str1 = "hello ";String str2 = "java";String str3 = str1 + str2 + "!";String str4 = new StringBuilder().append(str1).append(str2).append("!").toString();} }

上述 str3 和 str4 的執行效果其實是一樣的，不過在for循環中，千萬不要使用 “+” 進行字符串拼接。

public class Test {public static void main(String[] args) {run1();run2();} public static void run1() {long start = System.currentTimeMillis();String result = "";for (int i = 0; i < 10000; i++) {result += i;}System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);}public static void run2() {long start = System.currentTimeMillis();StringBuilder builder = new StringBuilder();for (int i = 0; i < 10000; i++) {builder.append(i);}System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);} }

在for循環中使用 “+” 和StringBuilder進行1萬次字符串拼接，耗時情況如下：
1、使用 “+” 拼接，平均耗時 250ms；
2、使用StringBuilder拼接，平均耗時 1ms；

for循環中使用 “+” 拼接為什么這么慢？下面是run1方法的字節碼指令

5 ~ 34 行對應for循環的代碼，可以發現，每次循環都會重新初始化StringBuilder對象，導致性能問題的出現。

性能問題

StringBuilder內部維護了一個char[]類型的value，用來保存通過append方法添加的內容，通過 new StringBuilder() 初始化時，char[]的默認長度為16，如果append第17個字符，會發生什么？

void expandCapacity(int minimumCapacity) {int newCapacity = value.length * 2 + 2;if (newCapacity - minimumCapacity < 0)newCapacity = minimumCapacity;if (newCapacity < 0) {if (minimumCapacity < 0) // overflowthrow new OutOfMemoryError();newCapacity = Integer.MAX_VALUE;}value = Arrays.copyOf(value, newCapacity); }

如果value的剩余容量，無法添加全部內容，則通過expandCapacity(int minimumCapacity)方法對value進行擴容，其中minimumCapacity = 原value長度 + append添加的內容長度。
1、擴大容量為原來的兩倍 + 2，為什么要 + 2，而不是剛好兩倍？
2、如果擴容之后，還是無法添加全部內容，則將 minimumCapacity 作為最終的容量大小；
3、利用 System.arraycopy 方法對原value數據進行復制；

在使用StringBuilder時，如果給定一個合適的初始值，可以避免由于char[]數組多次復制而導致的性能問題。

不同初始容量的性能測試：

public class StringBuilderTest {public static void main(String[] args) {int sum = 0;final int capacity = 40000000;for (int i = 0; i < 100; i++) {sum += cost(capacity);}System.out.println(sum / 100);}public static long cost(int capacity) {long start = System.currentTimeMillis();StringBuilder builder = new StringBuilder(capacity);for (int i = 0; i < 10000000; i++) {builder.append("java");}return System.currentTimeMillis() - start;} }

執行一千萬次append操作，不同初始容量的耗時情況如下：
1、容量為默認16時，平均耗時110ms；
2、容量為40000000時，不會發生復制操作，平均耗時85ms；

通過以上數據可以發現，性能損耗不是很嚴重。

內存問題

1、StringBuilder內部進行擴容時，會新建一個大小為原來兩倍+2的char數組，并復制原char數組到新數組，導致內存的消耗，增加GC的壓力。
2、StringBuilder的toString方法，也會造成char數組的浪費。

public String toString() {// Create a copy, don't share the arrayreturn new String(value, 0, count); }

String的構造方法中，會新建一個大小相等的char數組，并使用 System.arraycopy() 復制StringBuilder中char數組的數據，這樣StringBuilder的char數組就白白浪費了。

重用StringBuilder

public class StringBuilderHolder {private final StringBuilder sb;public StringBuilderHolder(int capacity) {sb = new StringBuilder(capacity);}public StringBuilder resetAndGet() {sb.setLength(0);return sb;} }

通過 sb.setLength(0) 方法可以把char數組的內存區域設置為0，這樣char數組重復使用，為了避免并發訪問，可以在ThreadLocal中使用StringBuilderHolder，使用方式如下：

private static final ThreadLocal<StringBuilderHolder> stringBuilder= new ThreadLocal<StringBuilderHolder>() {@Overrideprotected StringBuilderHolder initialValue() {return new StringBuilderHolder(256);} };StringBuilder sb = stringBuilder.get().resetAndGet();

不過這種方式也存在一個問題，該StringBuilder實例的內存空間一直不會被GC回收，如果char數組在某次操作中被擴容到一個很大的值，可能之后很長一段時間都不會用到如此大的空間，就會造成內存的浪費。

總結
雖然使用默認的StringBuilder進行字符串拼接操作，性能消耗不是很嚴重，但在高性能場景下，還是推薦使用ThreadLocal下可重用的StringBuilder方案。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的浅谈StringBuilder的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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