Java中的StringBuilder類(lèi)功能詳解

作者：nokiaguy 2009-06-30 15:18:10

字符串連接可以通過(guò)兩種方法實(shí)現(xiàn)，其中一種是在Java中提供的一個(gè)StringBuilder類(lèi)（這個(gè)類(lèi)只在J2SE5及以上版本提供，以前的版本使用StringBuffer類(lèi)）。

字符串是Java程序中最常用的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一。在Java中的String類(lèi)已經(jīng)重載的"+"。也就是說(shuō)，字符串可以直接使用"+"進(jìn)行連接，如下面代碼所示：

String s = "abc" + "ddd";

但這樣做真的好嗎？當(dāng)然，這個(gè)問(wèn)題不能簡(jiǎn)單地回答yes or no。要根據(jù)具體情況來(lái)定。在Java中提供了一個(gè)StringBuilder類(lèi)（這個(gè)類(lèi)只在J2SE5及以上版本提供，以前的版本使用StringBuffer類(lèi)），這個(gè)類(lèi)也可以起到"+"的作用。那么我們應(yīng)該用哪個(gè)呢？

下面讓我們先看看如下的代碼：

package string;  
    
  public class TestSimplePlus  
  {  
      public static void main(String[] args)  
      {  
          String s = "abc";  
          String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;  
          System.out.println(ss);  
      }  
  }

上面的代碼將會(huì)輸出正確的結(jié)果。從表面上看，對(duì)字符串和整型使用"+"號(hào)并沒(méi)有什么區(qū)別，但事實(shí)真的如此嗎？下面讓我們來(lái)看看這段代碼的本質(zhì)。

我們首先使用反編譯工具（如jdk帶的javap、或jad）將TestSimplePlus反編譯成Java Byte Code，其中的奧秘就一目了然了。在本文將使用jad來(lái)反編譯，命令如下：

jad -o -a -s d.java TestSimplePlus.class

反編譯后的代碼如下：

package string;  
 
import java.io.PrintStream;  
 
public class TestSimplePlus  
{  
    public TestSimplePlus()  
    {  
    //    0    0:aload_0           
    //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>  
    //    2    4:return            
    }  
 
    public static void main(String args[])  
    {  
      String s = "abc";  
    //    0    0:ldc1            #16  < String "abc">  
    //    1    2:astore_1          
      String ss = (new StringBuilder("ok")).append(s).append("xyz").append(5).toString();  
    //    2    3:new             #18  < Class StringBuilder>  
    //    3    6:dup               
    //    4    7:ldc1            #20  < String "ok">  
    //    5    9:invokespecial   #22  < Method void StringBuilder(String)>  
    //    6   12:aload_1           
    //    7   13:invokevirtual   #25  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
    //    8   16:ldc1            #29  < String "xyz">  
    //    9   18:invokevirtual   #25  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
    //   10   21:iconst_5          
    //   11   22:invokevirtual   #31  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>  
    //   12   25:invokevirtual   #34  < Method String StringBuilder.toString()>  
    //   13   28:astore_2          
      System.out.println(ss);  
    //   14   29:getstatic       #38  < Field PrintStream System.out>  
    //   15   32:aload_2           
    //   16   33:invokevirtual   #44  < Method void PrintStream.println(String)>  
    //   17   36:return            
    }  
}

讀者可能看到上面的Java字節(jié)碼感到迷糊，不過(guò)大家不必?fù)?dān)心。本文的目的并不是講解Java Byte Code，因此，并不用了解具體的字節(jié)碼的含義。

使用jad反編譯的好處之一就是可以同時(shí)生成字節(jié)碼和源代碼。這樣可以進(jìn)行對(duì)照研究。從上面的代碼很容易看出，雖然在源程序中使用了"+"，但在編譯時(shí)仍然將"+"轉(zhuǎn)換成StringBuilder。因此，我們可以得出結(jié)論，在Java中無(wú)論使用何種方式進(jìn)行字符串連接，實(shí)際上都使用的是StringBuilder類(lèi)。

那么是不是可以根據(jù)這個(gè)結(jié)論推出使用"+"和StringBuilder類(lèi)的效果是一樣的呢？這個(gè)要從兩個(gè)方面的解釋。如果從運(yùn)行結(jié)果來(lái)解釋?zhuān)敲?+"和StringBuilder是完全等效的。但如果從運(yùn)行效率和資源消耗方面看，那它們將存在很大的區(qū)別。

當(dāng)然，如果連接字符串行表達(dá)式很簡(jiǎn)單（如上面的順序結(jié)構(gòu)），那么"+"和StringBuilder類(lèi)基本是一樣的，但如果結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，如使用循環(huán)來(lái)連接字符串，那么產(chǎn)生的Java Byte Code就會(huì)有很大的區(qū)別。先讓我們看看如下的代碼：

package string;  
   
 import java.util.*;  
   
 public class TestComplexPlus  
 {  
     public static void main(String[] args)  
     {  
         String s = "";  
         Random rand = new Random();  
         for (int i = 0; i <  10; i++)  
         {  
             s = s + rand.nextInt(1000) + " ";  
         }  
         System.out.println(s);  
     }  
 }

上面的代碼返編譯后的Java Byte Code如下：

package string;  
 
import java.io.PrintStream;  
import java.util.Random;  
 
public class TestComplexPlus  
{  
 
    public TestComplexPlus()  
    {  
    //    0    0:aload_0           
    //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>  
    //    2    4:return            
    }  
 
    public static void main(String args[])  
    {  
        String s = "";  
    //    0    0:ldc1            #16  < String "">  
    //    1    2:astore_1          
        Random rand = new Random();  
    //    2    3:new             #18  < Class Random>  
    //    3    6:dup               
    //    4    7:invokespecial   #20  < Method void Random()>  
    //    5   10:astore_2          
        for(int i = 0; i <  10; i++)  
    //*   6   11:iconst_0          
    //*   7   12:istore_3          
    //*   8   13:goto            49  
         s = (new StringBuilder(String.valueOf(s))).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();  
    //    9   16:new             #21  < Class StringBuilder>  
    //   10   19:dup               
    //   11   20:aload_1           
    //   12   21:invokestatic    #23  < Method String String.valueOf(Object)>  
    //   13   24:invokespecial   #29  < Method void StringBuilder(String)>  
    //   14   27:aload_2           
    //   15   28:sipush          1000  
    //   16   31:invokevirtual   #32  < Method int Random.nextInt(int)>  
    //   17   34:invokevirtual   #36  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>  
    //   18   37:ldc1            #40  < String " ">  
    //   19   39:invokevirtual   #42  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
    //   20   42:invokevirtual   #45  < Method String StringBuilder.toString()>  
    //   21   45:astore_1          
 
    //   22   46:iinc            3  1  
    //   23   49:iload_3           
    //   24   50:bipush          10  
    //   25   52:icmplt          16  
        System.out.println(s);  
    //   26   55:getstatic       #49  < Field PrintStream System.out>  
    //   27   58:aload_1           
    //   28   59:invokevirtual   #55  < Method void PrintStream.println(String)>  
    //   29   62:return            
    }  
}

大家可以看到，雖然編譯器將"+"轉(zhuǎn)換成了StringBuilder類(lèi)，但創(chuàng)建StringBuilder對(duì)象的位置卻在for語(yǔ)句內(nèi)部。這就意味著每執(zhí)行一次循環(huán)，就會(huì)創(chuàng)建一個(gè)StringBuilder對(duì)象（對(duì)于本例來(lái)說(shuō)，是創(chuàng)建了10個(gè)StringBuilder對(duì)象），雖然Java有垃圾回收器，但這個(gè)回收器的工作時(shí)間是不定的。如果不斷產(chǎn)生這樣的垃圾，那么仍然會(huì)占用大量的資源。解決這個(gè)問(wèn)題的方法就是在程序中直接使用StringBuilder類(lèi)來(lái)連接字符串，代碼如下：

package string;  
 
import java.util.*;  
 
public class TestStringBuilder  
{  
    public static void main(String[] args)  
    {  
        String s = "";  
        Random rand = new Random();  
        StringBuilder result = new StringBuilder();  
        for (int i = 0; i <  10; i++)  
        {  
            result.append(rand.nextInt(1000));  
            result.append(" ");  
        }  
        System.out.println(result.toString());  
    }  
}

上面代碼反編譯后的結(jié)果如下：

package string;  
 
import java.io.PrintStream;  
import java.util.Random;  
 
public class TestStringBuilder  
{  
 
    public TestStringBuilder()  
    {  
    //    0    0:aload_0           
    //    1    1:invokespecial   #8   < Method void Object()>  
    //    2    4:return            
    }  
 
    public static void main(String args[])  
    {  
        String s = "";  
    //    0    0:ldc1            #16  < String "">  
    //    1    2:astore_1          
        Random rand = new Random();  
    //    2    3:new             #18  < Class Random>  
    //    3    6:dup               
    //    4    7:invokespecial   #20  < Method void Random()>  
    //    5   10:astore_2          
        StringBuilder result = new StringBuilder();  
    //    6   11:new             #21  < Class StringBuilder>  
    //    7   14:dup               
    //    8   15:invokespecial   #23  < Method void StringBuilder()>  
    //    9   18:astore_3          
        for(int i = 0; i <  10; i++)  
    //*  10   19:iconst_0          
    //*  11   20:istore          4  
    //*  12   22:goto            47  
        {  
            result.append(rand.nextInt(1000));  
    //   13   25:aload_3           
    //   14   26:aload_2           
    //   15   27:sipush          1000  
    //   16   30:invokevirtual   #24  < Method int Random.nextInt(int)>  
    //   17   33:invokevirtual   #28  < Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>  
    //   18   36:pop               
            result.append(" ");  
    //   19   37:aload_3           
    //   20   38:ldc1            #32  < String " ">  
    //   21   40:invokevirtual   #34  < Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>  
    //   22   43:pop               
        }  
 
    //   23   44:iinc            4  1  
    //   24   47:iload           4  
    //   25   49:bipush          10  
    //   26   51:icmplt          25  
        System.out.println(result.toString());  
    //   27   54:getstatic       #37  < Field PrintStream System.out>  
    //   28   57:aload_3           
    //   29   58:invokevirtual   #43  < Method String StringBuilder.toString()>  
    //   30   61:invokevirtual   #47  < Method void PrintStream.println(String)>  
    //   31   64:return            
    }  
}

從上面的反編譯結(jié)果可以看出，創(chuàng)建StringBuilder的代碼被放在了for語(yǔ)句外。雖然這樣處理在源程序中看起來(lái)復(fù)雜，但卻換來(lái)了更高的效率，同時(shí)消耗的資源也更少了。

在使用StringBuilder類(lèi)時(shí)要注意，盡量不要"+"和StringBuilder混著用，否則會(huì)創(chuàng)建更多的StringBuilder對(duì)象，如下面代碼所：

for (int i = 0; i <  10; i++)  
{  
    result.append(rand.nextInt(1000));  
    result.append(" ");  
}

改成如下形式：

for (int i = 0; i <  10; i++)  
{  
     result.append(rand.nextInt(1000) + " ");  
}

則反編譯后的結(jié)果如下：

 for(int i = 0; i <  10; i++)  
//*  10   19:iconst_0          
//*  11   20:istore          4  
//*  12   22:goto            65  
 {  
  result.append((new StringBuilder(String.valueOf(rand.nextInt(1000)))).append(" ").toString());  
//   13   25:aload_3           
//   14   26:new             #21  < Class StringBuilder>  
//   15   29:dup

從上面的代碼可以看出，Java編譯器將"+"編譯成了StringBuilder類(lèi)，這樣for語(yǔ)句每循環(huán)一次，又創(chuàng)建了一個(gè)StringBuilder對(duì)象。

如果將上面的代碼在JDK1.4下編譯，必須將StringBuilder改為StringBuffer，而JDK1.4將"+"轉(zhuǎn)換為StringBuffer（因?yàn)镴DK1.4并沒(méi)有提供StringBuilder類(lèi)）。StringBuffer和StringBuilder的功能基本一樣，只是StringBuffer是線程安全的，而StringBuilder不是線程安全的。因此，StringBuilder的效率會(huì)更高。

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