這篇文章主要講解了“Java字符串的構(gòu)造和拼接”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Java字符串的構(gòu)造和拼接”吧！

創(chuàng)新互聯(lián)專注于網(wǎng)站建設|網(wǎng)站建設維護|優(yōu)化|托管以及網(wǎng)絡推廣，積累了大量的網(wǎng)站設計與制作經(jīng)驗，為許多企業(yè)提供了網(wǎng)站定制設計服務，案例作品覆蓋公路鉆孔機等行業(yè)。能根據(jù)企業(yè)所處的行業(yè)與銷售的產(chǎn)品，結(jié)合品牌形象的塑造，量身建設品質(zhì)網(wǎng)站。

2.1 構(gòu)造字符串

字符串在Java里是不可變的，無論是構(gòu)造，還是截取，得到的總是一個新字符串?？匆幌聵?gòu)造一個字符串源碼

private final char value[];
public String(String original) {
  this.value = original.value;
  this.hash = original.hash;
}

原有的字符串的value數(shù)組直接通過引用賦值給新的字符串value，也就是倆個字符串共享一個char數(shù)組，因此這種構(gòu)造方法有著最快的構(gòu)造。Java里的String對象被設計為不可變。意思是指一旦程序獲得了字符串對象引用，不必擔心這個字符串在別的地方被修改，不可變意味著線程安全，在第三章對不可變對象線程安全性又說明。

構(gòu)造字符串更多的情況構(gòu)造字符串是通過一個字符串數(shù)組，或者在某些框架的反序列化，使用byte[] 來構(gòu)造字符串，這種情況下性能會非常低。 如下是通過char[]數(shù)組構(gòu)造一個新的字符串源碼

public String(char value[]) {
  this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}

Arrays.copyOf 會重新拷貝一份新的數(shù)組，方法如下

public static char[] copyOf(char[] original, int newLength) {
  char[] copy = new char[newLength];
  System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                   Math.min(original.length, newLength));
  return copy;
}

可以看到通過數(shù)組構(gòu)造字符串實際上是會創(chuàng)建一個新的字符串數(shù)組。如果不這樣，還是直接引用char數(shù)組，那么外部如果更改char數(shù)組，則這個新的字符串就被改變了。

char[] cs = new char[]{'a','b'};
String str = new String(cs);
cs[0] ='!'

上面的代碼最后一行，修改了cs數(shù)組，但不會影響str。因為str實際上是新的字符串數(shù)組構(gòu)成

通過char數(shù)組構(gòu)造新的字符串是最長用的方法，我們后面看到幾乎每個字符串API，都會調(diào)用這個方法構(gòu)造新的字符串，比如subString,concat等方法。如下代碼驗證了通過字符串構(gòu)造新的字符串，以及使用char數(shù)組構(gòu)造字符串性能比較

String str= "你好，String";
char[] chars = str.toCharArray();

[@Benchmark](https://my.oschina.net/u/3268003)
public String string(){
  return new String(str);
}

[@Benchmark](https://my.oschina.net/u/3268003)
public String stringByCharArray(){
  return new String(chars);
}

輸出按照ns/op來輸出，既每次調(diào)用所用的納秒數(shù)，可以看到通過char構(gòu)造字符串還是先當耗時的，特別如果是數(shù)組特別長，那更加耗時

Benchmark                                  Mode     Score    Units     
c.i.c.c.NewStringTest.string               avgt     4.235    ns/op     
c.i.c.c.NewStringTest.stringByCharArray    avgt    11.704    ns/op

通過字節(jié)構(gòu)造字符串，是一種非常常見的情況，尤其現(xiàn)在分布式和微服務流行，字符串在客戶端序列化成字節(jié)數(shù)組，并發(fā)送給你給服務器端，服務器端會有一個反序列化，通過byte構(gòu)造字符串

如下測試使用byte構(gòu)造字符串性能測試

byte[] bs = "你好，String".getBytes("UTF-8");

[@Benchmark](https://my.oschina.net/u/3268003)
public String stringByByteArray() throws Exception{
  return new String(bs,"UTF-8");
}

測試結(jié)果可以看到byte構(gòu)造字符串太耗時了，尤其是當要構(gòu)造的字符串非常長的時候

Benchmark                                  Mode    Score    Units       
c.i.c.c.NewStringTest.string               avgt    4.649    ns/op       
c.i.c.c.NewStringTest.stringByByteArray    avgt   82.166    ns/op       
c.i.c.c.NewStringTest.stringByCharArray    avgt   12.138    ns/op

通過字節(jié)數(shù)組構(gòu)造字符串，主要涉及到轉(zhuǎn)碼過程，內(nèi)部會調(diào)用 StringCoding.decode轉(zhuǎn)碼

this.value = StringCoding.decode(charsetName, bytes, offset, length);

charsetName表示字符集，bytes是字節(jié)數(shù)組，offset和length表示字節(jié)數(shù)組

實際負責轉(zhuǎn)碼的是Charset子類，比如sun.nio.cs.UTF_8的decode方法負責實現(xiàn)字節(jié)轉(zhuǎn)碼，如果在深入到這個類，你會發(fā)現(xiàn)，你看到的是冰上一角，冰上下面這是一個相當耗CPU計算轉(zhuǎn)碼的工作，屬于無法優(yōu)化的部分.

在我多次的系統(tǒng)性能優(yōu)化過程中，都會發(fā)現(xiàn)通過字節(jié)數(shù)據(jù)組構(gòu)造字符串總是排在消耗CPU比較靠前的位置，轉(zhuǎn)碼消耗的系統(tǒng)性能抵得上百行的業(yè)務代碼。 因此我們系統(tǒng)在設計到分布式的，需要仔細設計需要傳輸?shù)淖侄?，盡量避免用String。比如時間可以用long類型來表示，業(yè)務狀態(tài)也可以用int來表示。如下需要序列化的對象

public class OrderResponse{
  //訂單日期，格式'yyyy-MM-dd'
  private String createDate;
  //訂單狀態(tài),"0"表示正常
  private String status;
}

可以改進成更好的定義，以減小序列化和反序列化負擔。

public class OrderResponse{
  //訂單日期
  private long  createDate;
  //訂單狀態(tài),0表示正常
  private int status;
}

關(guān)于在微服務中，序列化和反序列化傳輸對象，會在第四章和五章再次介紹對象的序列化

2.2 字符串拼接

JDK會自動將使用+號做的字符串拼接自動轉(zhuǎn)化為StringBuilder,如下代碼：

String a="hello";
String b ="world "
String str=a+b;

虛擬機會編譯成如下代碼

String str = new StringBuilder().append(a).append(b).toString();

如果你運行JMH測試這倆段代碼，性能其實一樣的，因為使用+連接字符串是一個常見操作，虛擬機對如上倆個代碼片段都會做一些優(yōu)化，虛擬使用-XX:+OptimizeStringConcat 打開字符串拼接優(yōu)化，（默認情況下是打開的)。 如果采用以下代碼，雖然看是跟上面的代碼片段差不多，但虛擬機無法識別這種字符串拼接模式，性能會下降很多

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(a);
sb.append(b);

運行StringConcatTest類，代碼如下

String a = "select u.id,u.name from user  u";
String b="  where u.id=? "   ;
[@Benchmark](https://my.oschina.net/u/3268003)
public String concat(){
  String c = a+b;
  return c ;

}

[@Benchmark](https://my.oschina.net/u/3268003)
public String concatbyOptimizeBuilder(){
  String c = new StringBuilder().append(a).append(b).toString();
  return c;
}


@Benchmark
public String concatbyBuilder(){
  //不會優(yōu)化
  StringBuilder sb = new StringBuilder();
  sb.append(a);
  sb.append(b);
  return sb.toString();
}

有如下結(jié)果說明了虛擬機優(yōu)化起了作用

Benchmark                                           Mode    Score    Units         
c.i.c.c.StringConcatTest.concat                     avgt   25.747    ns/op         
c.i.c.c.StringConcatTest.concatbyBuilder            avgt   90.548    ns/op         
c.i.c.c.StringConcatTest.concatbyOptimizeBuilder    avgt   21.904    ns/op

可以看到concatbyBuilder是最慢的，因為沒有被JVM優(yōu)化

這里說的JVM優(yōu)化，指的是虛擬機JIT優(yōu)化，我們會在第8章JIT優(yōu)化說明

讀者可以自己驗證一下a+b+c這種字符串拼接性能，看一下是否被優(yōu)化了

同StringBuilder類似的還有StringBuffer，主要功能都繼承AbstractStringBuilder， 提供了線程安全方法，比如append方法，使用了synchronized關(guān)鍵字

@Override
public synchronized StringBuffer append(String str) {
  //忽略其他代碼
  super.append(str);
  return this;
}

幾乎所有場景字符串拼接都不涉及到線程同步，因此StringBuffer已經(jīng)很少使用了，如上的字符串拼接例子使用StringBuffer，

  @Benchmark
  public String concatbyBuffer(){
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append(a);
    sb.append(b);
    return sb.toString();
  }

輸出如下

Benchmark                                           Mode      Score   Units
c.i.c.c.StringConcatTest.concatbyBuffer             avgt    111.417   ns/op
c.i.c.c.StringConcatTest.concatbyBuilder            avgt     94.758   ns/op

可以看到，StringBuffer拼接性能跟StringBuilder相比性能并不差，這得益于虛擬機的"逃逸分析"，也就是JIT在打開逃逸分析情況以及鎖消除的情況下，有可能消除該對象上的使用synchronzied限定的鎖。

逃逸分析 -XX:+DoEscapeAnalysis和 鎖消除-XX:+EliminateLocks，詳情參考本書第8章JIT優(yōu)化

如下是一個鎖消除的例子，對象obj只在方法內(nèi)部使用，因此可以消除synchronized

void foo() {
  //創(chuàng)建一個對象
  Object obj = new Object(); 
  synchronized (obj) {
    doSomething();
  }
}

程序不應該依賴JIT的優(yōu)化，盡管打開了逃逸分析和鎖消除，但不能保證所有代碼都會被優(yōu)化，因為鎖消除是在JIT的C2階段優(yōu)化的，作為程序員，應該在無關(guān)線程安全情況下，使用StringBuilder。

使用StringBuilder 拼接其他類型，尤其是數(shù)字類型，則性能會明顯下降，這是因為數(shù)字類型轉(zhuǎn)字符在JDK內(nèi)部，需要做很多工作，一個簡單的Int類型轉(zhuǎn)為字符串，需要至少50行代碼完成。我們在第一章已經(jīng)看到過了，這里不再詳細說明。當你用StringBuilder來拼接字符串，拼接數(shù)字的時候，你需要思考，是否需要一個這樣的字符串。

2.10 BigDecimal

我們都知道浮點型變量在進行計算的時候會出現(xiàn)丟失精度的問題。如下一段代碼

System.out.println(0.05 + 0.01);
System.out.println(1.0 - 0.42);

輸出： 0.060000000000000005 0.5800000000000001

可以看到在Java中進行浮點數(shù)運算的時候，會出現(xiàn)丟失精度的問題。那么我們?nèi)绻谶M行商品價格計算的時候，就會出現(xiàn)問題。很有可能造成我們手中有0.06元，卻無法購買一個0.05元和一個0.01元的商品。因為如上所示，他們兩個的總和為0.060000000000000005。這無疑是一個很嚴重的問題，尤其是當電商網(wǎng)站的并發(fā)量上去的時候，出現(xiàn)的問題將是巨大的?？赡軙е聼o法下單，或者對賬出現(xiàn)問題。

通常有倆個方法來解決這種問題，如果能用long來表示賬戶余額以分為單位，這是效率最高的。如果不能，則只能使用BigDecimal類來解決這類問題。

BigDecimal a = new BigDecimal("0.05");
BigDecimal b = new BigDecimal("0.01");
BigDecimal ret = a.add(b);
System.out.println(ret.toString());

通過字符串來構(gòu)造BigDecimal，才能保證精度不丟失，如果使用new BigDecimal(0.05)，則因為0.05本身精度丟失，使得構(gòu)造出來的BigDecimal也丟失精度。

BigDecimal能保證精度，但計算會有一定性能影響，如下是測試余額計算，用long表示分，用BigDecimal表示元的性能對比

BigDecimal a = new BigDecimal("0.05");
BigDecimal b = new BigDecimal("0.01");
long c = 5;
long d = 1;

@Benchmark
@CompilerControl(CompilerControl.Mode.DONT_INLINE)
public long addByLong() {
  return (c + d);
}
@Benchmark
@CompilerControl(CompilerControl.Mode.DONT_INLINE)
public BigDecimal addByBigDecimal() {
  return a.add(b);
}

在我的機器行，上面代碼都能進行精確計算，通過JMH，測試結(jié)果如下

Benchmark                                 Mode   Score    Units    
c.i.c.c.BigDecimalTest.addByBigDecimal    avgt   8.373    ns/op    
c.i.c.c.BigDecimalTest.addByLong          avgt   2.984    ns/op

感謝各位的閱讀，以上就是“Java字符串的構(gòu)造和拼接”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學習后，相信大家對Java字符串的構(gòu)造和拼接這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點的文章，歡迎關(guān)注！

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