引言

都说 StringBuilder 在处理字符串拼接上效率要强于 String，但有时候我们的理解可能会存在一定的偏差。最近我在测试数据导入效率的时候就发现我以前对 StringBuilder 的部分理解是错误的。

后来我通过实践测试 + 找原理 的方式搞清楚了这块的逻辑。现在将过程分享给大家

测试用例

我们的代码在循环中拼接字符串一般有两种情况

• 第一种就是每次循环将对象中的几个字段拼接成一个新字段，再赋值给对象
  

• 第二种操作是在循环外创建一个字符串对象，每次循环向该字符串拼接新的内容。循环结束后得到拼接好的字符串

对于这两种情况，我创建了两个对照组

第一组：

在每次 For 循环中拼接字符串，即拼即用、用完即毁。分别使用 String 和 StringBuilder 拼接

/**

 * 循环内 String 拼接字符串，一次循环后销毁

 */


public 
static 
void 
useString
(
)
{

    
for 
(int i 
= 
0
; i 
< 
CYCLE_NUM_BIGGER
; i
++
) 
{

        String str 
= str1 
+ i 
+ str2 
+ i 
+ str3 
+ i 
+ str4 
;

    
}


}




/**

 * 循环内 使用 StringBuilder 拼接字符串，一次循环后销毁

 */


public 
static 
void 
useStringBuilder
(
)
{

    
for 
(int i 
= 
0
; i 
< 
CYCLE_NUM_BIGGER
; i
++
) 
{

        StringBuilder sb 
= 
new 
StringBuilder
(
)
;

        String s 
= sb
.
append
(str1
)
.
append
(i
)
.
append
(str2
)
.
append
(i
)
.
append
(str3
)
.
append
(i
)
.
append
(str4
)
.
toString
(
)
;

    
}


}

第二组：

多次 For 循环拼接一个字符串，循环结束后使用字符串，使用后由垃圾回收器回收。也是分别使用 String 和 StringBuilder 拼接

/**

 * 多次循环拼接成一个字符串 用 String

 */


public 
static 
void 
useStringSpliceOneStr 
(
)
{

    String str 
= 
""
;

    
for 
(int i 
= 
0
; i 
< 
CYCLE_NUM_LOWER
; i
++
) 
{

        str 
+= str1 
+ str2 
+ str3 
+ str4 
+ i
;

    
}


}




/**

 * 多次循环拼接成一个字符串 用 StringBuilder

 */


public 
static 
void 
useStringBuilderSpliceOneStr
(
)
{

    StringBuilder sb 
= 
new 
StringBuilder
(
)
;

    
for 
(int i 
= 
0
; i 
< 
CYCLE_NUM_LOWER
; i
++
) 
{

        sb
.
append
(str1
)
.
append
(str2
)
.
append
(str3
)
.
append
(str4
)
.
append
(i
)
;

    
}


}

为了保证测试质量，在每个测试项目进行前。线程休息 2s，之后空跑 5 次热身。最后执行 5 次求平均时间的方式计算时间

public 
static int 
executeSometime
(int kind
, int num
) throws InterruptedException 
{

    Thread
.
sleep
(
2000
)
;

    int sum 
= 
0
;

    
for 
(int i 
= 
0
; i 
< num 
+ 
5
; i
++
) 
{

        long begin 
= System
.
currentTimeMillis
(
)
;



        
switch 
(kind
)
{

            
case 
1
:

                
useString
(
)
;

                
break
;

            
case 
2
:

                
useStringBuilder
(
)
;

                
break
;

            
case 
3
:

                
useStringSpliceOneStr
(
)
;

                
break
;

            
case 
4
:

                
useStringBuilderSpliceOneStr
(
)
;

                
break
;

            
default
:

                
return 
0
;

        
}



        long end 
= System
.
currentTimeMillis
(
)
;



        
if
(i 
> 
5
)
{

            sum 
+= 
(end 
- begin
)
;

        
}

    
}

    
return sum 
/ num
;


}

主方法

public 
class 
StringTest 
{

    
public 
static final int 
CYCLE_NUM_BIGGER 
= 
10_000_000
;

    
public 
static final int 
CYCLE_NUM_LOWER 
= 
10_000
;

    
public 
static final String str1 
= 
"张三"
;

    
public 
static final String str2 
= 
"李四"
;

    
public 
static final String str3 
= 
"王五"
;

    
public 
static final String str4 
= 
"赵六"
;



    
public 
static 
void 
main
(String
[
] args
) throws InterruptedException 
{

        int time 
= 
0
;

        int num 
= 
5
;



        time 
= 
executeSometime
(
1
, num
)
;

        System
.out
.
println
(
"String拼接 "
+ 
CYCLE_NUM_BIGGER 
+
" 次，" 
+ num 
+ 
"次平均时间：" 
+ time 
+ 
" ms"
)
;



        time 
= 
executeSometime
(
2
, num
)
;

        System
.out
.
println
(
"StringBuilder拼接 "
+ 
CYCLE_NUM_BIGGER 
+
" 次，" 
+ num 
+ 
"次平均时间：" 
+ time 
+ 
" ms"
)
;



        time 
= 
executeSometime
(
3
, num
)
;

        System
.out
.
println
(
"String拼接单个字符串 "
+ 
CYCLE_NUM_LOWER 
+
" 次，" 
+ num 
+ 
"次平均时间：" 
+ time 
+ 
" ms"
)
;




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        time 
= 
executeSometime
(
4
, num
)
;

        System
.out
.
println
(
"StringBuilder拼接单个字符串 "
+ 
CYCLE_NUM_LOWER 
+
" 次，" 
+ num 
+ 
"次平均时间：" 
+ time 
+ 
" ms"
)
;



    
}


}

测试结果

测试结果如下

结果分析

第一组

10_000_000 次循环拼接，在循环内使用 String 和 StringBuilder 的效率是一样的！为什么呢？ 最新 Java 面试题出炉！分享你看下。

使用  javap -c StringTest.class 反编译查看两个方法编译后的文件：

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可以发现 String 方法拼接字符串编译器优化后使用的就是 StringBuilder、因此用例1 和用例2 的效率是一样的。

第二组

第二组的结果就是大家喜闻乐见的了，由于 10_000_000 次循环String 拼接实在太慢所以我采用了 10_000 次拼接来分析。

分析用例3：虽然编译器会对 String 拼接做优化，但是它每次在循环内创建 StringBuilder 对象，在循环内销毁。下次循环他有创建。相比较用例4在循环外创建，多了 n 次 new 对象、销毁对象的操作、n - 1 次将 StringBuilder 转换成 String 的操作 。效率低也是理所应当了。

扩展

第一组的测试还有一种写法：

/**

 * 循环内 使用 StringBuilder 拼接字符串，一次循环后销毁

 */


public 
static 
void 
useStringBuilderOut
(
)
{

    StringBuilder sb 
= 
new 
StringBuilder
(
)
;

    
for 
(int i 
= 
0
; i 
< 
CYCLE_NUM_BIGGER
; i
++
) 
{


//            sb.setLength(0);

        sb
.
delete
(
0
, sb
.
length
(
)
)
;

        String s 
= sb
.
append
(str1
)
.
append
(i
)
.
append
(str2
)
.
append
(i
)
.
append
(str3
)
.
append
(i
)
.
append
(str4
)
.
toString
(
)
;

    
}


}

循环外创建 StringBuilder 每次循环开始的时候清空 StringBuilder 的内容然后拼接。这种写法无论使用 sb.setLength(0); 还是 sb.delete(0, sb.length()); 效率都比直接在循环内使用 String / StringBuilder 慢。奈何才疏学浅我一直想不明白为什么他慢。我猜测是 new 对象的速度比重置长度慢，于是这样测试了以下：

public 
static 
void 
createStringBuider
(
) 
{

    
for 
(int i 
= 
0
; i 
< 
CYCLE_NUM_BIGGER
; i
++
) 
{

        StringBuilder sb 
= 
new 
StringBuilder
(
)
;

    
}


}




public 
static 
void 
cleanStringBuider
(
) 
{

    StringBuilder sb 
= 
new 
StringBuilder
(
)
;

    
for 
(int i 
= 
0
; i 
< 
CYCLE_NUM_BIGGER
; i
++
) 
{

        sb
.
delete
(
0
, sb
.
length
(
)
)
;

    
}


}

但是结果是 cleanStringBuider 更快。让我摸不着头脑

如果有大神看到希望可以帮忙分析分析

结论

• 编译器会将 String 拼接优化成使用 StringBuilder，但是还是有一些缺陷的。主要体现在循环内使用字符串拼接，编译器不会创建单个 StringBuilder 以复用
  

• 对于多次循环内拼接一个字符串的需求：StringBuilder 很快，因为其避免了 n 次 new 对象、销毁对象的操作，n - 1 次将 StringBuilder 转换成 String 的操作
  

• StringBuilder 拼接不适用于循环内每次拼接即用的操作方式。因为编译器优化后的 String 拼接也是使用 StringBuilder 两者的效率一样。后者写起来还方便...