羞，Java 字串拼接竟然有這麼多姿勢

二哥，我今年大二，看你分享的《阿里巴巴 Java 開發手冊》上有一段內容說：“迴圈體內，拼接字串最好使用 StringBuilder 的 append 方法，而不是 + 號操作符。”到底為什麼啊，我平常一直就用的‘+’號操作符啊！二哥有空的時候能否寫一篇文章分析一下呢？

就在昨天，一位叫小菜的讀者微信我說了上面這段話。

我當時看到這條微信的第一感覺是：小菜你也太菜了吧，這都不知道為啥啊！我估計正在讀這篇文章的你也會有同樣的感覺。

但捫心自問，在我做程式設計師的前兩年內，我也不知道為啥。遇到字串拼接就上“+”號操作符，甭管是不是在迴圈體內。和小菜比起來，我當時可沒他這麼幸運，還有一位熱心的“二哥”能夠分享這份價值連城的開發手冊。

既然我這麼熱心分享，不如好人做到底，對不對？我就認認真真地寫一篇文章，給小菜解惑一下。

01、“+”號操作符

要說姿勢，“+”號操作符必須是字串拼接最常用的一種了，沒有之一。

String chenmo = "沉默";
String wanger = "王二";

System.out.println(chenmo + wanger);

我們把這段程式碼使用 JAD 反編譯一下。

String chenmo = "\u6C89\u9ED8"; // 沉默
String wanger = "\u738B\u4E8C"; // 王二
System.out.println((new StringBuilder(String.valueOf(chenmo))).append(wanger).toString());

我去，原來編譯的時候把“+”號操作符替換成了 StringBuilder 的 append 方法。也就是說，“+”號操作符在拼接字串的時候只是一種形式主義，讓開發者使用起來比較簡便，程式碼看起來比較簡潔，讀起來比較順暢。算是 Java 的一種語法糖吧。

02、StringBuilder

除去“+”號操作符，StringBuilder 的 append 方法就是第二個常用的字串拼接姿勢了。

先來看一下 StringBuilder 類的 append 方法的原始碼：

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

這 3 行程式碼沒啥可看的，可看的是父類 AbstractStringBuilder 的 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;
}

1）判斷拼接的字串是不是 null，如果是，當做字串“null”來處理。appendNull 方法的原始碼如下：

private AbstractStringBuilder appendNull() {
    int c = count;
    ensureCapacityInternal(c + 4);
    final char[] value = this.value;
    value[c++] = 'n';
    value[c++] = 'u';
    value[c++] = 'l';
    value[c++] = 'l';
    count = c;
    return this;
}

2）拼接後的字元陣列長度是否超過當前值，如果超過，進行擴容並複製。ensureCapacityInternal 方法的原始碼如下：

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
    // overflow-conscious code
    if (minimumCapacity - value.length > 0) {
        value = Arrays.copyOf(value,
                newCapacity(minimumCapacity));
    }
}

3）將拼接的字串 str 複製到目標陣列 value 中。

str.getChars(0, len, value, count)

03、StringBuffer

先有 StringBuffer 後有 StringBuilder，兩者就像是孿生雙胞胎，該有的都有，只不過大哥 StringBuffer 因為多呼吸兩口新鮮空氣，所以是執行緒安全的。

public synchronized StringBuffer append(String str) {
    toStringCache = null;
    super.append(str);
    return this;
}

StringBuffer 類的 append 方法比 StringBuilder 多了一個關鍵字 synchronized，可暫時忽略 toStringCache = null。

synchronized 是 Java 中的一個非常容易臉熟的關鍵字，是一種同步鎖。它修飾的方法被稱為同步方法，是執行緒安全的。

04、String 類的 concat 方法

單就姿勢上來看，String 類的 concat 方法就好像 StringBuilder 類的 append。

String chenmo = "沉默";
String wanger = "王二";

System.out.println(chenmo.concat(wanger));

文章寫到這的時候，我突然產生了一個奇妙的想法。假如有這樣兩行程式碼：

chenmo += wanger
chenmo = chenmo.concat(wanger)

它們之間究竟有多大的差別呢？

之前我們已經瞭解到，chenmo += wanger 實際上相當於 (new StringBuilder(String.valueOf(chenmo))).append(wanger).toString()。

要探究“+”號操作符和 concat 之間的差別，實際上要看 append 方法和 concat 方法之間的差別。

append 方法的原始碼之前分析過了。我們就來看一下 concat 方法的原始碼吧。

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);
}

1）如果拼接的字串的長度為 0，那麼返回拼接前的字串。

if (otherLen == 0) {
    return this;
}

2）將原字串的字元陣列 value 複製到變數 buf 陣列中。

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

3）把拼接的字串 str 複製到字元陣列 buf 中，並返回新的字串物件。

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

通過原始碼分析我們大致可以得出以下結論：

1）如果拼接的字串是 null，concat 時候就會丟擲 NullPointerException，“+”號操作符會當做是“null”字串來處理。

2）如果拼接的字串是一個空字串（""），那麼 concat 的效率要更高一點。畢竟不需要 new StringBuilder 物件。

3）如果拼接的字串非常多，concat 的效率就會下降，因為建立的字串物件越多，開銷就越大。

注意了！！！

弱弱地問一下啊，還有在用 JSP 的同學嗎？EL 表示式中是不允許使用“+”操作符來拼接字串的，這時候就只能用 concat 了。

${chenmo.concat('-').concat(wanger)}

05、String 類的 join 方法

JDK 1.8 提供了一種新的字串拼接姿勢：String 類增加了一個靜態方法 join。

String chenmo = "沉默";
String wanger = "王二";
String cmower = String.join("", chenmo, wanger);
System.out.println(cmower);

第一個引數為字串連線符，比如說：

String message = String.join("-", "王二", "太特麼", "有趣了");

輸出結果為：王二-太特麼-有趣了

我們來看一下 join 方法的原始碼：

public static String join(CharSequence delimiter, CharSequence... elements) {
    Objects.requireNonNull(delimiter);
    Objects.requireNonNull(elements);
    // Number of elements not likely worth Arrays.stream overhead.
    StringJoiner joiner = new StringJoiner(delimiter);
    for (CharSequence cs: elements) {
        joiner.add(cs);
    }
    return joiner.toString();
}

發現了一個新類 StringJoiner，類名看起來很 6，讀起來也很順口。StringJoiner 是 java.util 包中的一個類，用於構造一個由分隔符重新連線的字元序列。限於篇幅，本文就不再做過多介紹了，感興趣的同學可以去了解一下。

06、StringUtils.join

實戰專案當中，我們處理字串的時候，經常會用到這個類——org.apache.commons.lang3.StringUtils，該類的 join 方法是字串拼接的一種新姿勢。

String chenmo = "沉默";
String wanger = "王二";

StringUtils.join(chenmo, wanger);

該方法更善於拼接陣列中的字串，並且不用擔心 NullPointerException。

StringUtils.join(null)            = null
StringUtils.join([])              = ""
StringUtils.join([null])          = ""
StringUtils.join(["a", "b", "c"]) = "abc"
StringUtils.join([null, "", "a"]) = "a"

通過檢視原始碼我們可以發現，其內部使用的仍然是 StringBuilder。

public static String join(final Object[] array, String separator, final int startIndex, final int endIndex) {
    if (array == null) {
        return null;
    }
    if (separator == null) {
        separator = EMPTY;
    }

    final StringBuilder buf = new StringBuilder(noOfItems * 16);

    for (int i = startIndex; i < endIndex; i++) {
        if (i > startIndex) {
            buf.append(separator);
        }
        if (array[i] != null) {
            buf.append(array[i]);
        }
    }
    return buf.toString();
}

大家讀到這，不約而同會有這樣一種感覺：我靠（音要拖長），沒想到啊沒想到，字串拼接足足有 6 種姿勢啊，晚上回到家一定要一一嘗試下。

07、給小菜一個答覆

我相信，小菜讀到我這篇文章的時候，他一定會明白為什麼阿里巴巴不建議在 for 迴圈中使用”+”號操作符進行字串拼接了。

來看兩段程式碼。

第一段，for 迴圈中使用”+”號操作符。

String result = "";
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    result += "六六六";
}

第二段，for 迴圈中使用 append。

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    sb.append("六六六");
}

這兩段程式碼分別會耗時多長時間呢？在我的 iMac 上測試出的結果是：

1）第一段程式碼執行完的時間為 6212 毫秒

2）第二段程式碼執行完的時間為 1 毫秒

差距也太特麼大了吧！為什麼呢？

我相信有不少同學已經有了自己的答案：第一段的 for 迴圈中建立了大量的 StringBuilder 物件，而第二段程式碼至始至終只有一個 StringBuilder 物件。

08、最後

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