原文刊登在 2002/09/26 Java 週報(bào)上
看完上篇（請(qǐng)參考九月十二日的Java週報(bào)）筆者所講解的物件的比較之後，
既然講到了字串，筆者就再來(lái)跟大家討論一下，如何有效率地使用字串。
你也許會(huì)有疑問(wèn)說(shuō)，字串就這樣用啊，什麼叫有效率的使用字串呢？我們
先來(lái)確定一件事情，Java API說(shuō)明文件上有這麼一行字：
“Strings are constant; their values cannot be changed after they are created.
String buffers support mutable strings. Because String objects
are immutable they can be shared.”。
意思是字串是個(gè)常數(shù)，是不可
更改的，也就是說(shuō)你對(duì)一個(gè)字串物件做任何的修改，像是加上另一個(gè)串、
把字母變大寫(xiě)等等，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的字串物件。我們做個(gè)小小的測(cè)試，
來(lái)証明這件事情。
String str1 = newString(“hello”);
String str2 = str2;
boolean b1 = str1 == str2;
還記得上週筆者講解的字串之間比較嗎？b1得到的結(jié)果是true，代表str1
和str2參考到同一個(gè)字串物件，忘記或是不清楚的讀者，再回去翻翻週報(bào)
的內(nèi)容。如果現(xiàn)在我們把str2加上“java”這個(gè)字串：
str2 = str2 + “java”;
boolean b2 = str1 == str2;
你會(huì)發(fā)現(xiàn)b2的結(jié)果是false，代表str1和str2所參考的字串物件已經(jīng)不是同
一個(gè)了！現(xiàn)在在系統(tǒng)中就有三個(gè)字串物件，一個(gè)是“hello”，第二個(gè)是“
java”，第三個(gè)是“hellojava”。因?yàn)樵贘ava中，字串有這樣一個(gè)不可修
改的特性，所以才會(huì)引發(fā)出如何有效地使用字串這個(gè)問(wèn)題出來(lái)。
字串是每個(gè)應(yīng)用程式都會(huì)用到的物件，常常有些程式中會(huì)對(duì)字串做大量的
運(yùn)算，尤其是兩個(gè)字串的相加，例如我們寫(xiě)了一個(gè)從網(wǎng)路上讀取網(wǎng)頁(yè)資料
的程式，跑個(gè)迴圈，用BufferedReader物件一次讀一行進(jìn)來(lái)，然後把每一
行再加在一起。像這種很直覺(jué)、很簡(jiǎn)單的程式，兩行就搞定了，可是JVM中
所做的事情可多了。 假設(shè)我們寫(xiě)個(gè)一程式，要把一個(gè)字串一直加上“a”
一百次，很直覺(jué)得我們會(huì)這樣寫(xiě)：
String str = “”;
for (int i=0; i<100; i++)
str += “a”;
可是你知道在記憶體中會(huì)產(chǎn)生多少的垃圾出來(lái)嗎？總共會(huì)有a、aa、aaa、
aaa….，無(wú)疑的，上述的程式雖然簡(jiǎn)單，但浪費(fèi)了不少的記憶體，而且產(chǎn)
生物件和物件的存取也會(huì)花掉不少的時(shí)間，我們加上幾行程式碼來(lái)測(cè)試所
花的時(shí)間和記憶體：
long startTime = System.currentTimeMillis();
long startMem = Runtime.getRuntime().freeMemory();
for (int i=0; i<1000; i++)
str += "a";
long endMem = Runtime.getRuntime().freeMemory();
System.out.println("Use memory: "+ (startMem - endMem));
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Use Time: "+ (endTime – startTime));
上面的程式在筆者的PIII-800的電腦上跑，平均花了50 ms和151256 bytes
的記憶體，時(shí)間還好，但記憶體使用量算蠻大的了。那我們要如何來(lái)改進(jìn)
讓程式更有效率呢？因?yàn)镾tring物件是不可修改的，可是程式中又常需要
這樣的一個(gè)動(dòng)作，所以Java提供了另外一個(gè)類別，專門來(lái)處理字串運(yùn)算用
的，這個(gè)類別就叫作StringBuffer。StringBuffer類別提供了很多方法來(lái)
做字串的運(yùn)算，但如附加、刪除、插入、反轉(zhuǎn)、替換等等…。我們就用
StringBuffer類別所提供的附加(append)方法來(lái)做到跟上面那個(gè)例子同樣
的結(jié)果：
StringBuffer sb = newStringBuffer();
long startTime = System.currentTimeMillis();
long startMem = Runtime.getRuntime().freeMemory();
for (int i=0; i<1000; i++)
sb.append(“a”);
long endMem = Runtime.getRuntime().freeMemory();
System.out.println("Use memory: "+ (startMem - endMem));
long endTime = System.currentTimeMillis();
修改過(guò)的程式在筆者電腦上跑，平均花了0 ms和4854 bytes的記憶體。
0 ms？！多跑幾次有時(shí)會(huì)到10 ms，要看你電腦CPU目前的負(fù)載如何，不
過(guò)跟前面的例子比較起來(lái)，已經(jīng)算是快了，而且記憶體也使用的非常少
。這只是個(gè)小小的例子，如果字串量再大一點(diǎn)，兩者的差異會(huì)更明顯。
所以結(jié)論就是，如果你的程式中會(huì)對(duì)字串做大量的修改時(shí)，請(qǐng)改用
StringBuffer類別，它會(huì)明顯示改進(jìn)你程式的效率。至於StringBuffer
類別所提供的方法詳細(xì)的使用說(shuō)明，就請(qǐng)自行參閱Java API。
JDK 5.0 加入了 StringBuilder
和 StringBuffer 主要不同的時(shí), 它不是 synconized 的, 省回了一點(diǎn) overhead
javac -target 1.4
String b=a+"a";
會(huì)被 compile 為
String b=newStringBuffer(a).append("a").toString();
javac -target 1.5
String b=a+"a";
會(huì)被 compile 為
String b=new StringBuilder(a).append("a").toString();
因?yàn)?1.4 沒(méi)有 StringBuilder, 所以 javac -target 1.5 是不可以在 jvm 1.4 上運(yùn)行的
另外....
static
final
int x=10000;
StringBuffer sb = newStringBuffer();
for (int i=0; i<x; i++)
sb.append(“a”);
StringBuffer sb = newStringBuffer(x);
for (int i=0; i<x; i++)
sb.append(“a”);
也是相差很遠(yuǎn)的...
好像大約 20%
想想 String b=new StringBuilder(a).append("a").toString(); 吧
在大型的 loop 中, 這是突破 preformenace 的一個(gè)關(guān)口....
StringBuilder 內(nèi)部是用 char[] 實(shí)作, 而 default 只是用 char[16],
似類似 ArrayList, 當(dāng) char[] 長(zhǎng)度不足就會(huì)用 System.arraycopy 移到另一個(gè)新的使用
StringBuffer sb = newStringBuffer();
for (int i=0; i<x; i++)
sb.append("a");
而這段 code, 會(huì)出現(xiàn)大當(dāng) arraycopy, new char[] 等等浪費(fèi)時(shí)間的動(dòng)作
連 GC 做的份也少省了下來(lái)
StringBuffer sb = newStringBuffer(x);
而這個(gè), 一開(kāi)始就準(zhǔn)備了一個(gè)剛好足夠大小的 char[]
也就是, 和 ArrayList, HashMap 之類的, 利用 init 一個(gè)比較大/剛好的 array 來(lái)減少 rehash / overhead的原理一樣, 不過(guò) StringBuffer 沒(méi)法字去更改 resize factor 就是了....
void expandCapacity(int minimumCapacity) {
int newCapacity = (value.length + 1) * 2;
if (newCapacity < 0) {
newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
} elseif (minimumCapacity > newCapacity) {
newCapacity = minimumCapacity;
}
char newValue[] = newchar[newCapacity];
System.arraycopy(value, 0, newValue, 0, count);
value = newValue;
}
publicStringBuffer append(String str) {
if (str == null) str = "null";
int len = str.length();
if (len == 0) returnthis;
int newCount = count + len;
if (newCount > value.length)
expandCapacity(newCount);
str.getChars(0, len, value, count);
count = newCount;
returnthis;
}
另外再提供一個(gè)技巧,就是比對(duì)空字串的時(shí)候,一般人會(huì)這樣比
但如果改用下列的方式效率會(huì)更好
雖然""是直接去String pool裡面拿的,不用再去create一個(gè)新的String Object,但是Object的比對(duì)總是要比原生型態(tài)的效率差一點(diǎn)
以上提供給大家參考. 歡迎大大指較