Java中連接字符串時是使用+號還是使用StringBuilder?

字符串是Java程序中最常用的一種數據結構之一。在Java中的String類已經重載的"+"。也就是說，字符串可以直接使用"+"進行連接，如下面代碼所示：


String s = "abc" + "ddd";
但這樣做真的好嗎？當然，這個問題不能簡單地回答yes or no。要根據具體情況來定。在Java中提供了一個StringBuilder類（這個類只在J2SE5及以上版本提供，以前的版本使用StringBuffer類），這個類也可以起到"+"的作用。

那麼我們應該用哪個呢？

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);
}
}

上面的代碼將會輸出正確的結果。從表面上看，對字符串和整型使用"+"號並沒有什麼區別，但事實真的如此嗎？下面讓我們來看看這段代碼的本質。
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，其中的奧祕就一目瞭然了。在本文將使用jad來反編譯，命令如下：

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

反編譯後的代碼如下：


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字節碼感到迷糊，不過大家不必擔心。本文的目的並不是講解Java Byte Code，因此，並不用瞭解具體的字節碼的含義。

使用jad反編譯的好處之一就是可以同時生成字節碼和源代碼。這樣可以進行對照研究。從上面的代碼很容易看出，雖然在源程序中使用了"+"，但在編譯時仍然將"+"轉換成StringBuilder。因此，我們可以得出結論，在Java中無論使用何種方式進行字符串連接，實際上都使用的是StringBuilder。


那麼是不是可以根據這個結論推出使用"+"和StringBuilder的效果是一樣的呢？這個要從兩個方面的解釋。如果從運行結果來解釋，那麼"+"和StringBuilder是完全等效的。但如果從運行效率和資源消耗方面看，那它們將存在很大的區別。


當然，如果連接字符串行表達式很簡單（如上面的順序結構），那麼"+"和StringBuilder基本是一樣的，但如果結構比較複雜，如使用循環來連接字符串，那麼產生的Java Byte Code就會有很大的區別。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);
}
}

上面的代碼返編譯後的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"+"轉換成了StringBuilder，但創建StringBuilder對象的位置卻在for語句內部。這就意味着每執行一次循環，就會創建一個StringBuilder對象（對於本例來說，是創建了10個StringBuilder對象），雖然Java有垃圾回收器，但這個回收器的工作時間是不定的。如果不斷產生這樣的垃圾，那麼仍然會佔用大量的資源。解決這個問題的方法就是在程序中直接使用StringBuilder來連接字符串，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());
}
}

上面代碼反編譯後的結果如下：


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
}
}

從上面的反編譯結果可以看出，創建StringBuilder的代碼被放在了for語句外。雖然這樣處理在源程序中看起來複雜，但卻換來了更高的效率，同時消耗的資源也更少了。

在使用StringBuilder時要注意，儘量不要"+"和StringBuilder混着用，否則會創建更多的StringBuilder對象，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) + " ");
}
則反編譯後的結果如下：


......
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，這樣for語句每循環一次，又創建了一個StringBuilder對象。
如果將上面的代碼在JDK1.4下編譯，必須將StringBuilder改爲StringBuffer，而JDK1.4將"+"轉換爲StringBuffer（因爲JDK1.4並沒有提供StringBuilder類）。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的效率會更高。