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  • 字符串拼接五种常用方法

        字符串,是Java中最常用的一个数据类型了。本文,也是对于Java中字符串相关知识的一个补充,主要来介绍一下字符串拼接相关的知识。本文基于jdk1.8.0_181。字符串拼接是我们在Java代码中比较经常要做的事情,就是把多个字符串拼接到一起。我们都知道,String是Java中一个不可变的类,所以他一旦被实例化就无法被修改。(不可变类的实例一旦创建,其成员变量的值就不能被修改。这样设计有很多好处,比如可以缓存hashcode、使用更加便利以及更加安全等)。

          但是,既然字符串是不可变的,那么字符串拼接又是怎么回事呢?字符串不变性与字符串拼接,其实,所有的所谓字符串拼接,都是重新生成了一个新的字符串。下面一段字符串拼接代码:

    String s = "abcd"; 

    s = s.concat("ef");

    其实最后我们得到的s已经是一个新的字符串了。如下图:

    中保存的是一个重新创建出来的String对象的引用。那么,在Java中,到底如何进行字符串拼接呢?字符串拼接有很多种方式,这里简单介绍几种比较常用的。

    一,使用+拼接字符串

    在Java中,拼接字符串最简单的方式就是直接使用符号+来拼接。如:

    String wechat = "Hollis";

    String introduce = "召唤师峡谷";

    String hollis = wechat + "," + introduce;

    这里要特别说明一点,有人把Java中使用+拼接字符串的功能理解为运算符重载。其实并不是,Java是不支持运算符重载的。这其实只是Java提供的一个语法糖。后面再详细介绍。

    概念普及:

    运算符重载:在计算机程序设计中,运算符重载(英语:operator overloading)是多态的一种。运算符重载,就是对已有的运算符重新进行定义,赋予其另一种功能,以适应不同的数据类型。

    语法糖:语法糖(Syntactic sugar),也译为糖衣语法,是由英国计算机科学家彼得·兰丁发明的一个术语,指计算机语言中添加的某种语法,这种语法对语言的功能没有影响,但是更方便程序员使用。语法糖让程序更加简洁,有更高的可读性。

    concat  

    除了使用+拼接字符串之外,还可以使用String类中的方法concat方法来拼接字符串。如:

    String wechat = "Hollis";

    String introduce = "召唤师峡谷";

    String hollis = wechat.concat(",").concat(introduce);

    StringBuffer

     关于字符串,Java中除了定义了一个可以用来定义字符串常量的String类以外,还提供了可以用来定义字符串变量的StringBuffer类,它的对象是可以扩充和修改的。使用StringBuffer可以方便的对字符串进行拼接。如:

    StringBuffer wechat = new StringBuffer("Hollis");

    String introduce = "召唤师峡谷";

    StringBuffer hollis = wechat.append(",").append(introduce);

    StringBuilder  

          除了StringBuffer以外,还有一个类StringBuilder也可以使用,其用法和StringBuffer类似。如:

    StringBuilder wechat = new StringBuilder("Hollis");

    String introduce = "召唤师峡谷";

    StringBuilder hollis = wechat.append(",").append(introduce);

    StringUtils.join  

           除了JDK中内置的字符串拼接方法,还可以使用一些开源类库中提供的字符串拼接方法名,如apache.commons中提供的StringUtils类,其中的join方法可以拼接字符串。

    String wechat = "Hollis"; String introduce = "召唤师峡谷";

    System.out.println(StringUtils.join(wechat, ",", introduce));

    这里简单说一下,StringUtils中提供的join方法,最主要的功能是:将数组或集合以某拼接符拼接到一起形成新的字符串,如:

    String []list ={"Hollis","每日更新Java相关技术文章"};

    String result= StringUtils.join(list,",");

    System.out.println(result); //结果:Hollis,每日更新Java相关技术文章

    并且,Java8中的String类中也提供了一个静态的join方法,用法和StringUtils.join类似。

    以上就是比较常用的五种在Java种拼接字符串的方式,那么到底哪种更好用呢?为什么阿里巴巴Java开发手册中不建议在循环体中使用+进行字符串拼接呢?

    接下来我们就来分析一下以上五种方式的底层原理,再来分析到底哪种更好。

    使用+拼接字符串的实现原理:

           前面提到过,使用+拼接字符串,其实只是Java提供的一个语法糖, 那么,我们就来解一解这个语法糖,看看他的内部原理到底是如何实现的。还是这样一段代码。我们把他生成的字节码进行反编译,看看结果。

    String wechat = "Hollis";

    String introduce = "每日更新Java相关技术文章";

    String hollis = wechat + "," + introduce;

     

    反编译后的内容如下,反编译工具为jad。

    String wechat = "Hollis"; String introduce = "每日更新Java相关技术文章";

     String hollis = (new StringBuilder()).append(wechat).append(",").append(introduce).toString();

     

    通过查看反编译以后的代码,我们可以发现,原来字符串常量在拼接过程中,是将String转成了StringBuilder后,使用其append方法进行处理的。

    那么也就是说,Java中的+对字符串的拼接,其实现原理是使用StringBuilder.append。

    concat是如何实现的

       我们再来看一下concat方法的源代码,看一下这个方法又是如何实现的。

    public String concat(String str) {

           int otherLen = str.length();

           if (otherLen == 0) {

                 return this;

                }

          int len = value.length; char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);

          str.getChars(buf, len); return new String(buf, true);

    }

     这段代码首先创建了一个字符数组,长度是已有字符串和待拼接字符串的长度之和,再把两个字符串的值复制到新的字符数组中,并使用这个字符数组创建一个新的String对象并返回。通过源码我们也可以看到,经过concat方法,其实是new了一个新的String,这也就呼应到前面我们说的字符串的不变性问题上了。

    StringBuffer和StringBuilder

    接下来我们看看StringBuffer和StringBuilder的实现原理。

    和String类类似,StringBuilder类也封装了一个字符数组,定义如下:

    char[] value;

    与String不同的是,它并不是final的,所以他是可以修改的。另外,与String不同,字符数组中不一定所有位置都已经被使用,它有一个实例变量,表示数组中已经使用的字符个数,定义如下:

    int count;其append源码如下:

    public StringBuilder append(String str) { super.append(str); return this; }

    该类继承了AbstractStringBuilder类,看下其append方法:

    public AbstractStringBuilder append(String str) {

    if (str == null) return appendNull();

    int len = str.length();

    ensureCapacityInternal(count + len);

    str.getChars(0, len, value, count); count += len; return this;

    }

    append会直接拷贝字符到内部的字符数组中,如果字符数组长度不够,会进行扩展。

    StringBuffer和StringBuilder类似,最大的区别就是StringBuffer是线程安全的,看一下StringBuffer的append方法。

    public synchronized StringBuffer append(String str) {

        toStringCache = null;

      super.append(str);

       return this;

    }

    该方法使用synchronized进行声明,说明是一个线程安全的方法。而StringBuilder则不是线程安全的。

    StringUtils.join是如何实现的:

    通过查看StringUtils.join的源代码,我们可以发现,其实他也是通过StringBuilder来实现的。

    1. public static String join(final double[] array, final char separator, final int startIndex, final int endIndex) {
    2.             if (array == null) {
    3.                 return null;
    4.  
    5.             }
    6.  
    7.       final int noOfItems = endIndex - startIndex;
    8.  
    9.           if (noOfItems <= 0) {
    10.  
    11.                return EMPTY;
    12.  
    13.           }
    14.  
    15.           final StringBuilder buf = new StringBuilder(noOfItems * 16);
    16.  
    17.           for (int i = startIndex; i < endIndex; i++) {
    18.  
    19.                   if (i > startIndex) {
    20.  
    21.                         buf.append(separator);
    22.   
    23.                   }
    24.    
    25.                   buf.append(array[i]);
    26.    
    27.           }
    28.  
    29.         return buf.toString();
    30.  
    31. }

    效率比较:

    从结果可以看出,用时从短到长的对比是:StringBuilder < StringBuffer < concat < + < StringUtils.join

    所以,阿里巴巴Java开发手册建议:循环体内,字符串的连接方式,使用 StringBuilder 的 append 方法进行扩展。而不要使用+。

    总结

    本文介绍了什么是字符串拼接,虽然字符串是不可变的,但是还是可以通过新建字符串的方式来进行字符串的拼接。

    常用的字符串拼接方式有五种,分别是使用+、使用concat、使用StringBuilder、使用StringBuffer以及使用StringUtils.join。

    由于字符串拼接过程中会创建新的对象,所以如果要在一个循环体中进行字符串拼接,就要考虑内存问题和效率问题。

    因此,经过对比,我们发现,直接使用StringBuilder的方式是效率最高的。因为StringBuilder天生就是设计来定义可变字符串和字符串的变化操作的。

    但是,还要强调的是:

    1、如果不是在循环体中进行字符串拼接的话,直接使用+就好了。

    2、如果在并发场景中进行字符串拼接的话,要使用StringBuffer来代替StringBuilder。

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