Java有几种字符串拼接方式

在 Java 中，字符串拼接是一个非常常见的操作，但也是影响性能的一个潜在问题点。Java 提供了以下字符串拼接方式：

• 使用 + 运算符
• 使用 StringBuilder 或 StringBuffer
• 使用 String.concat() 方法
• Java 8 中的 String.join() 和 StringJoiner

每种方式在不同的场景下有各自的优势。我们来看一下这几种常见的字符串拼接方式的优缺点。

使用 + 运算符

这是最直观的拼接字符串的方法，非常简单易用。不过，当在循环中使用 + 拼接字符串时，每次拼接操作实际上都会创建一个新的 String 对象，这在大量或者复杂的字符串拼接操作中会导致内存使用和性能问题。

示例：

String result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
   result += i; // 不推荐在循环中这样使用
}

你能写出上述示例代码编译后的伪代码吗？

上述代码在编译后，会被转换为使用 StringBuilder 的 append 方法，代码如下所示。

String result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
   StringBuilder sb = new StringBuilder();
   sb.append(result);
   sb.append(i);
   result = sb.toString();
}

对于每次循环，编译器都会生成一个新的 StringBuilder 对象，然后调用 append 方法添加字符串。最后调用 toString 方法将 StringBuilder 的内容转换成 String 对象，并将其赋值给 result 变量。

这就是为什么在循环中使用这种字符串拼接方式是不推荐的，它会导致大量的临时 StringBuilder 对象的创建，以及对应的内存分配和回收，进而影响性能。

在单次循环中，会创建几个对象

• 每次循环中都会创建一个新的 StringBuilder 实例。
• 调用 StringBuilder 的 toString() 方法，创建一个新的 String 对象。
• StringBuilder.append(int)方法是优化过的，它将整数转换成字符序列并追加到内部的字符数组中，而不是创建一个代表整数的String对象

因此，单次循环迭代中至少会创建两个对象。

使用 StringBuilder 或 StringBuffer

为了解决上述问题，可以使用 StringBuilder（线程不安全，但性能较高）或 StringBuffer（线程安全，但性能较低）进行字符串拼接。

推荐用法：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
   sb.append(i);
}
String result = sb.toString();

StringBuilder 内部持有一个可以动态扩展的字符数组。当我们添加内容时，它会先确保数组有足够能力承载新增的字符，然后将新字符串的内容复制过去。

使用 String.concat() 方法

这个方法用于将两个字符串连接在一起，但与使用 + 运算符类似，在循环中使用时也会产生多个字符串对象，因此同样不推荐在需要大量拼接的场景里使用它。

示例：

  String hello = "Hello, ";
  String world = "world!";
  String result = hello.concat(world);

concat 方法在源码中是这样实现的：

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);
}

这个方法首先确定两个字符串的总长度，创建一个新的字符数组并拷贝原有字符串的内容，然后拷贝第二个字符串的内容。最后，它会新建一个字符串实例来包裹这个字符数组。

Java 8 中的 String.join() 和 StringJoiner

Java 8 引入了 String.join() 方法和 StringJoiner 类，它们提供了一种更为高效和灵活的字符串拼接方式。

• String.join() 可用于拼接数组或者集合中的字符串元素。
• StringJoiner 可以在拼接时添加分隔符，前缀和后缀。

示例代码：

String[] strings = {"Java", "is", "cool"};
String message = String.join(" ", strings);
// Output: Java is cool

StringJoiner sj = new StringJoiner(", ", "{", "}");
sj.add("Java").add("Python").add("C++");
String result = sj.toString();
// Output: {Java, Python, C++}

总结：

• 对于简单的字符串拼接，使用 + 是方便的。
• 在处理大量数据或循环中，应优先考虑使用 StringBuilder 或 StringBuffer。
• Java 8 的 String.join() 和 StringJoiner 提供了更灵活的字符串处理能力，特别是在需要分隔符的情况下。