Java的StringBuilder在高性能場(chǎng)景下的正確用法
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),還聽過三句似是而非的經(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。
1. 初始長(zhǎng)度好重要,值得說四次。
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?。。?!
這樣一來有數(shù)組拷貝的成本,二來原來的char[]也白白浪費(fèi)了要被GC掉??梢韵胍?,一個(gè)129字符長(zhǎng)度的字符串,經(jīng)過了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,到了最后才把所有String的length加起來,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)置問題,因?yàn)榧词挂婚_始估算不準(zhǔn),多擴(kuò)容幾次之后也夠了。
4. 重用StringBuilder
這個(gè)做法來源于JDK里的BigDecimal類(沒事看看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)心把超過新內(nèi)容大小的舊內(nèi)容也傳進(jìn)去了??梢?,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ThreadLocal,標(biāo)準(zhǔn)寫法見BigDecimal或StringBuilderHolder的注釋。
5. + 與 StringBuilder
String s = “hello ” + user.getName();
這一句經(jīng)過javac編譯后的效果,的確等價(jià)于使用StringBuilder,但沒有設(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 ”;
// 隔了其他一些語句
s = s + user.getName();
每一條語句,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; 就更加多得沒譜。
據(jù)R大說,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),把相鄰的(中間沒隔著控制語句) StringBuilder合成一個(gè),也會(huì)努力的猜長(zhǎng)度。
所以,保險(xiǎn)起見還是繼續(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StringBuffer “安全”的同學(xué),其實(shí)你幾時(shí)看過幾個(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拼起來而已,沒有銀彈。
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)加起來長(zhǎng)過50字符還是得復(fù)制擴(kuò)容......而且StringBuilder也沒有重用。
8. 小結(jié)
StringBuilder默認(rèn)的寫法,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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