StringBuilder在高性能場(chǎng)景下的正確用法

關(guān)于StringBuilder，一般同學(xué)只簡(jiǎn)單記住了，字符串拼接要用StringBuilder，不要用＋，也不要用StringBuffer，然后性能就是最好的了，真的嗎嗎嗎嗎？

還有些同學(xué)，還聽(tīng)過(guò)三句似是而非的經(jīng)驗(yàn)：

1. Java編譯優(yōu)化后＋和StringBuilder的效果一樣；

2. StringBuilder不是線程安全的，為了“安全”起見(jiàn)最好還是用StringBuffer；

3. 永遠(yuǎn)不要自己拼接日志信息的字符串，交給slf4j來(lái)。

1. 初始長(zhǎng)度好重要，值得說(shuō)四次。

StringBuilder的內(nèi)部有一個(gè)char[]， 不斷的append()就是不斷的往char[]里填東西的過(guò)程。

new StringBuilder() 時(shí)char[]的默認(rèn)長(zhǎng)度是16，然后，如果要append第17個(gè)字符，怎么辦？

用System.arraycopy成倍復(fù)制擴(kuò)容?。。?！

這樣一來(lái)有數(shù)組拷貝的成本，二來(lái)原來(lái)的char[]也白白浪費(fèi)了要被GC掉?？梢韵胍?jiàn)，一個(gè)129字符長(zhǎng)度的字符串，經(jīng)過(guò)了16，32，64, 128四次的復(fù)制和丟棄，合共申請(qǐng)了496字符的數(shù)組，在高性能場(chǎng)景下，這幾乎不能忍。

所以，合理設(shè)置一個(gè)初始值多重要。

但如果我實(shí)在估算不好呢？多估一點(diǎn)點(diǎn)好了，只要字符串最后大于16，就算浪費(fèi)一點(diǎn)點(diǎn)，也比成倍的擴(kuò)容好。

2. Liferay的StringBundler類

Liferay的StringBundler類提供了另一個(gè)長(zhǎng)度設(shè)置的思路，它在append()的時(shí)候，不急著往char[]里塞東西，而是先拿一個(gè)String[]把它們都存起來(lái)，到了最后才把所有String的length加起來(lái)，構(gòu)造一個(gè)合理長(zhǎng)度的StringBuilder。

3. 但，還是浪費(fèi)了一倍的char[]

浪費(fèi)發(fā)生在最后一步，StringBuilder.toString()

// Create a copy, don't share the array
return new String(value, 0, count);

String的構(gòu)造函數(shù)會(huì)用 System.arraycopy()復(fù)制一把傳入的char[]來(lái)保證安全性不可變性，如果故事就這樣結(jié)束，StringBuilder里的char[]還是被白白犧牲了。

為了不浪費(fèi)這些char[]，一種方法是用Unsafe之類的各種黑科技，繞過(guò)構(gòu)造函數(shù)直接給String的char[]屬性賦值，但很少人這樣做。

另一個(gè)靠譜一些的辦法就是重用StringBuilder。而重用，還解決了前面的長(zhǎng)度設(shè)置問(wèn)題，因?yàn)榧词挂婚_(kāi)始估算不準(zhǔn)，多擴(kuò)容幾次之后也夠了。

4. 重用StringBuilder

這個(gè)做法來(lái)源于JDK里的BigDecimal類（沒(méi)事看看JDK代碼多重要），SpringSide里將代碼提取成StringBuilderHolder，里面只有一個(gè)函數(shù)

public StringBuilder getStringBuilder() {
sb.setLength(0);
return sb;
}

StringBuilder.setLength()函數(shù)只重置它的count指針，而char[]則會(huì)繼續(xù)重用，而toString()時(shí)會(huì)把當(dāng)前的count指針也作為參數(shù)傳給String的構(gòu)造函數(shù)，所以不用擔(dān)心把超過(guò)新內(nèi)容大小的舊內(nèi)容也傳進(jìn)去了。可見(jiàn)，StringBuilder是完全可以被重用的。

為了避免并發(fā)沖突，這個(gè)Holder一般設(shè)為T(mén)hreadLocal，標(biāo)準(zhǔn)寫(xiě)法見(jiàn)BigDecimal或StringBuilderHolder的注釋。

5. ＋ 與 StringBuilder

String s ＝ “hello ” + user.getName();

這一句經(jīng)過(guò)javac編譯后的效果，的確等價(jià)于使用StringBuilder，但沒(méi)有設(shè)定長(zhǎng)度。

String s ＝ new StringBuilder().append(“hello”).append(user.getName());

但是，如果像下面這樣：

String s ＝ “hello ”;
// 隔了其他一些語(yǔ)句
s = s ＋ user.getName();

每一條語(yǔ)句，都會(huì)生成一個(gè)新的StringBuilder，這里就有了兩個(gè)StringBuilder，性能就完全不一樣了。如果是在循環(huán)體里s+=i; 就更加多得沒(méi)譜。

據(jù)R大說(shuō)，努力的JVM工程師們?cè)谶\(yùn)行優(yōu)化階段， 根據(jù)+XX:+OptimizeStringConcat(JDK7u40后默認(rèn)打開(kāi))，把相鄰的(中間沒(méi)隔著控制語(yǔ)句) StringBuilder合成一個(gè)，也會(huì)努力的猜長(zhǎng)度。

所以，保險(xiǎn)起見(jiàn)還是繼續(xù)自己用StringBuilder并設(shè)定長(zhǎng)度好了。

6. StringBuffer 與 StringBuilder

StringBuffer與StringBuilder都是繼承于AbstractStringBuilder，唯一的區(qū)別就是StringBuffer的函數(shù)上都有synchronized關(guān)鍵字。

那些說(shuō)StringBuffer “安全”的同學(xué)，其實(shí)你幾時(shí)看過(guò)幾個(gè)線程輪流append一個(gè)StringBuffer的情況？？？

7. 永遠(yuǎn)把日志的字符串拼接交給slf4j??

logger.info("Hello {}", user.getName());

對(duì)于不知道要不要輸出的日志，交給slf4j在真的需要輸出時(shí)才去拼接的確能省節(jié)約成本。

但對(duì)于一定要輸出的日志，直接自己用StringBuilder拼接更快。因?yàn)榭纯磗lf4j的實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上就是不斷的indexof("{}"), 不斷的subString()，再不斷的用StringBuilder拼起來(lái)而已，沒(méi)有銀彈。

PS. slf4j中的StringBuilder在原始Message之外預(yù)留了50個(gè)字符，如果可變參數(shù)加起來(lái)長(zhǎng)過(guò)50字符還是得復(fù)制擴(kuò)容......而且StringBuilder也沒(méi)有重用。

8. 小結(jié)

StringBuilder默認(rèn)的寫(xiě)法，會(huì)為129長(zhǎng)度的字符串拼接，合共申請(qǐng)625字符的數(shù)組。所以高性能的場(chǎng)景下，永遠(yuǎn)要考慮用一個(gè)ThreadLocal 可重用的StringBuilder。而且重用之后，就不用再玩猜長(zhǎng)度的游戲了。

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