C# 字符串拼接的幾種方式及其性能分析對(duì)比
在C#編程中字符串拼接是一種常見(jiàn)且基礎(chǔ)的操作，廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)景，如動(dòng)態(tài)生成SQL查詢、構(gòu)建日志信息、格式化用戶顯示內(nèi)容等。然而，不同的字符串拼接方式在性能和內(nèi)存使用上可能存在顯著差異。今天咱們一起來(lái)看看在C#中字符串拼接的常見(jiàn)6種方式及其使用BenchmarkDotNet進(jìn)行性能分析對(duì)比。
BenchmarkDotNet
BenchmarkDotNet是一個(gè)基于.NET開(kāi)源、功能全面、易于使用的性能基準(zhǔn)測(cè)試框架，它為.NET開(kāi)發(fā)者提供了強(qiáng)大的性能評(píng)估和優(yōu)化能力。通過(guò)自動(dòng)化測(cè)試、多平臺(tái)支持、高級(jí)統(tǒng)計(jì)分析和自定義配置等特性，BenchmarkDotNet幫助開(kāi)發(fā)者更好地理解和優(yōu)化軟件系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。
拼接基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
private const int IterationCount = 1000;
private const string StringPart1 = "追逐時(shí)光者";
private const string StringPart2 = "DotNetGuide";
private const string StringPart3 = "DotNetGuide技術(shù)社區(qū)";
private readonly string[] _stringPartsArray = { "追逐時(shí)光者", "DotNetGuide", "DotNetGuide技術(shù)社區(qū)" };+操作符
/// <summary>
/// 使用 + 操作符拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string PlusOperator()
{
string result = string.Empty;
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
result += StringPart1 + " " + StringPart2 + " " + StringPart3;
}
return result;
}$內(nèi)插字符串
/// <summary>
/// 使用 $ 內(nèi)插字符串拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string InterpolatedString()
{
string result = string.Empty;
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
result += $"{StringPart1} {StringPart2} {StringPart3}";
}
return result;
}String.Format
/// <summary>
/// 使用string.Format()拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string StringFormat()
{
string result = string.Empty;
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
result += string.Format("{0} {1} {2}", StringPart1, StringPart2, StringPart3);
}
return result;
}String.Concat
/// <summary>
/// 使用string.Concat()拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string StringConcat()
{
string result = string.Empty;
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
result += string.Concat(StringPart1, " ", StringPart2, " ", StringPart3);
}
return result;
}String.Join
/// <summary>
/// 使用string.Join()拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string StringJoin()
{
string result = string.Empty;
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
result += string.Join(" ", _stringPartsArray);
}
return result;
}StringBuilder
/// <summary>
/// 使用StringBuilder拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string StringBuilder()
{
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
stringBuilder.Append(StringPart1);
stringBuilder.Append(" ");
stringBuilder.Append(StringPart2);
stringBuilder.Append(" ");
stringBuilder.Append(StringPart3);
}
return stringBuilder.ToString();
}性能基準(zhǔn)對(duì)比測(cè)試完整代碼
[MemoryDiagnoser]//記錄內(nèi)存分配情況
public class StringConcatenationBenchmark
{
private const int IterationCount = 1000;
private const string StringPart1 = "追逐時(shí)光者";
private const string StringPart2 = "DotNetGuide";
private const string StringPart3 = "DotNetGuide技術(shù)社區(qū)";
private readonly string[] _stringPartsArray = { "追逐時(shí)光者", "DotNetGuide", "DotNetGuide技術(shù)社區(qū)" };
/// <summary>
/// 使用 + 操作符拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string PlusOperator()
{
string result = string.Empty;
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
result += StringPart1 + " " + StringPart2 + " " + StringPart3;
}
return result;
}
/// <summary>
/// 使用 $ 內(nèi)插字符串拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string InterpolatedString()
{
string result = string.Empty;
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
result += $"{StringPart1} {StringPart2} {StringPart3}";
}
return result;
}
/// <summary>
/// 使用string.Format()拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string StringFormat()
{
string result = string.Empty;
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
result += string.Format("{0} {1} {2}", StringPart1, StringPart2, StringPart3);
}
return result;
}
/// <summary>
/// 使用string.Concat()拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string StringConcat()
{
string result = string.Empty;
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
result += string.Concat(StringPart1, " ", StringPart2, " ", StringPart3);
}
return result;
}
/// <summary>
/// 使用string.Join()拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string StringJoin()
{
string result = string.Empty;
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
result += string.Join(" ", _stringPartsArray);
}
return result;
}
/// <summary>
/// 使用StringBuilder拼接字符串
/// </summary>
/// <returns></returns>
[Benchmark]
public string StringBuilder()
{
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < IterationCount; i++)
{
stringBuilder.Append(StringPart1);
stringBuilder.Append(" ");
stringBuilder.Append(StringPart2);
stringBuilder.Append(" ");
stringBuilder.Append(StringPart3);
}
return stringBuilder.ToString();
}
}性能基準(zhǔn)對(duì)比測(cè)試分析報(bào)告
Method | Mean | Error | StdDev | Gen0 | Gen1 | Allocated |
PlusOperator | 2,066.28 us | 35.761 us | 63.566 us | 5238.2813 | 789.0625 | 32283.12 KB |
InterpolatedString | 1,984.56 us | 29.949 us | 28.014 us | 5238.2813 | 789.0625 | 32283.12 KB |
StringFormat | 2,112.02 us | 25.020 us | 23.404 us | 5257.8125 | 777.3438 | 32369.06 KB |
StringConcat | 2,027.09 us | 28.300 us | 26.472 us | 5257.8125 | 777.3438 | 32369.06 KB |
StringJoin | 2,017.36 us | 27.111 us | 22.639 us | 5257.8125 | 777.3438 | 32369.06 KB |
StringBuilder | 13.63 us | 0.065 us | 0.058 us | 23.2544 | 4.6387 | 143.96 KB |
說(shuō)明：
- Mean: 所有測(cè)量值的算術(shù)平均值。
- Error: 99.9% 置信區(qū)間的一半。
- StdDev: 所有測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差。
- Gen0: 第 0 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
- Gen1: 第 1 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
- Gen2: 第 2 代 GC 每 1000 次操作收集一次。
- Allocated: 每次操作分配的內(nèi)存（僅托管內(nèi)存，包含所有內(nèi)容，1KB = 1024B）。
- 1 ms: 1 毫秒（0.001 秒）。
性能基準(zhǔn)對(duì)比測(cè)試結(jié)論
從上面的性能基準(zhǔn)對(duì)比測(cè)試分析報(bào)告來(lái)看StringBuilder是性能最好的字符串拼接方式，特別是在需要頻繁進(jìn)行拼接的場(chǎng)景中。其他方式（如+操作符、$內(nèi)插字符串、String.Format、String.Concat和String.Join）在性能上相對(duì)較差，因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致多次內(nèi)存分配和復(fù)制。
因此我們?cè)谶x擇字符串拼接方式時(shí)，應(yīng)該根據(jù)具體場(chǎng)景和需求進(jìn)行選擇。如果性能是關(guān)鍵因素，并且需要頻繁進(jìn)行拼接，則應(yīng)使用StringBuilder。如果代碼簡(jiǎn)潔性和易讀性更重要，并且拼接次數(shù)較少，則可以考慮使用其他方式。
