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Java的StringBuilder在高性能場景下的正確用法

 更新時間:2023年05月05日 10:31:43   作者:arthur.dy.lee  
StringBuilder?對字符串的操作是直接改變字符串對象本身,而不是生成新的對象,所以新能開銷小.與StringBuffer相比StringBuilder的性能略高,StringBuilder則沒有保證線程的安全,從而性能略高于StringBuffer,需要的朋友可以參考下

StringBuilder在高性能場景下的正確用法

關(guān)于StringBuilder,一般同學只簡單記住了,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,還聽過三句似是而非的經(jīng)驗:

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. 永遠不要自己拼接日志信息的字符串,交給slf4j來。

1. 初始長度好重要,值得說四次。

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

new StringBuilder() 時char[]的默認長度是16,然后,如果要append第17個字符,怎么辦?

用System.arraycopy成倍復(fù)制擴容?。。?!

這樣一來有數(shù)組拷貝的成本,二來原來的char[]也白白浪費了要被GC掉。可以想見,一個129字符長度的字符串,經(jīng)過了16,32,64, 128四次的復(fù)制和丟棄,合共申請了496字符的數(shù)組,在高性能場景下,這幾乎不能忍。

所以,合理設(shè)置一個初始值多重要。

但如果我實在估算不好呢?多估一點點好了,只要字符串最后大于16,就算浪費一點點,也比成倍的擴容好。

2. Liferay的StringBundler類

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

3. 但,還是浪費了一倍的char[]

浪費發(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。

另一個靠譜一些的辦法就是重用StringBuilder。而重用,還解決了前面的長度設(shè)置問題,因為即使一開始估算不準,多擴容幾次之后也夠了。

4. 重用StringBuilder

這個做法來源于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[]則會繼續(xù)重用,而toString()時會把當前的count指針也作為參數(shù)傳給String的構(gòu)造函數(shù),所以不用擔心把超過新內(nèi)容大小的舊內(nèi)容也傳進去了??梢?,StringBuilder是完全可以被重用的。

為了避免并發(fā)沖突,這個Holder一般設(shè)為ThreadLocal,標準寫法見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,的確等價于使用StringBuilder,但沒有設(shè)定長度。

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,都會生成一個新的StringBuilder,這里就有了兩個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工程師們在運行優(yōu)化階段, 根據(jù)+XX:+OptimizeStringConcat(JDK7u40后默認打開),把相鄰的(中間沒隔著控制語句) StringBuilder合成一個,也會努力的猜長度。

所以,保險起見還是繼續(xù)自己用StringBuilder并設(shè)定長度好了。

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,其實你幾時看過幾個線程輪流append一個StringBuffer的情況???

7. 永遠把日志的字符串拼接交給slf4j??

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

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

但對于一定要輸出的日志,直接自己用StringBuilder拼接更快。因為看看slf4j的實現(xiàn),實際上就是不斷的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個字符,如果可變參數(shù)加起來長過50字符還是得復(fù)制擴容......而且StringBuilder也沒有重用。

8. 小結(jié)

StringBuilder默認的寫法,會為129長度的字符串拼接,合共申請625字符的數(shù)組。所以高性能的場景下,永遠要考慮用一個ThreadLocal 可重用的StringBuilder。而且重用之后,就不用再玩猜長度的游戲了。

到此這篇關(guān)于Java的StringBuilder在高性能場景下的正確用法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)StringBuilder高性能用法內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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