原文网址：http://skuro.tk/2013/03/11/java-stringbuilder-myth-now-with-content/ 译文网址：http://blog.dontcareabout.us/2013/04/java-stringbuilder.html BBS 版以 markdown 语法撰写 喔对，这篇真的不是愚人节活动 update： 不，这篇真的好像被愚人到了 详情请参阅 java 版的 #1HMQB1It 不过这篇就... 还是放着吧...... [死] ______________________________________________________________________ 谣言...... ========== > 用 + 号来连接两个字串是万恶的根源。 —— 不知名的 Java 开发人员 **注：**这里讨论用到的程式码都可以在 [Github] 上找到。 在大学的时候，我学到在 Java 中用 + 号来连接字串是一种致命的效能罪恶。 最近在 [Backbase R&D] 有一个内部的 review， 这个 recurring mantra 变成了谣言， 因为当你使用 + 号来连接字串时，`javac` 会在底层使用 `StringBuilder`。 我要证明这件事情，并验证在不同环境下的真实性。 [Github]: https://github.com/skuro/stringbuilder [Backbase R&D]: http://www.backbase.com/ 测试...... ========== 倚赖 compiler 对连接字串这件事作最佳化， 这意味着使用不同的 JDK 可能会得到完全不一样的结果。 就我平常的工作环境，我考虑这三个 JDK 供应商： * Oracle JDK * IBM JDK * ECJ（仅针对开发人员） 此外，虽然我们官方支援 Java 5 跟 Java 6， 不过我们也在研究让产品可以支援到 Java 7， adding another three-folded level of indirection on top of the three vendors.（译注：翻译不能 Orz） 为了<strike>懒惰</strike>简单起见， `ecj` compile 出来的 bytecode 只会在 Oracle JDK 7 上头执行。 我准备了一个 [VirtualBox] VM 安装上述所有的 JDK， 然後我写了一些 class 来代表三种不同的字串连接方式， 每一个 method 会有三到四个连接字串的动作、取决於 test case。 [VirtualBox]: https://www.virtualbox.org/ 这些 test case 在每一回合会执行一千次、总共 100 回合。 同一个 test 的所有回合都会在同一个 VM 上头执行， 在跑不同 test case 的时候重开 VM， 这都是为了让 Java 在执行期可以作任何可能的最佳化动作、 而不会影响到其他 test case。 所有 JVM 启动时都用预设的设定。 更细节的部份可以参考 benchmark runner [script]。 [script]: https://github.com/skuro/stringbuilder/blob/master/bench.sh 程式码 ====== 所有 test case 以及 test suite 的完整程式码都在 [Github] 上头。 下面这几个不同的 test case 用来测量 + 号与直接使用 `StringBuilder` 连接字串的效能差异： // String concat with plus String result = "const1" + base; result = result + "const2"; ______________________________________________________________________ // String concat with a StringBuilder new StringBuilder() .append("const1") .append(base) .append("const2") .append(append) .toString(); } ______________________________________________________________________ // String concat with a StringBuilder new StringBuilder("const1") .append(base) .append("const2") .append(append) .toString(); } 大体上的想法是在常数字串前後都连接一个变数。 最後两个 case 都是用 `StringBuilder`， 差异是後头使用了传入一个参数的 constructor， 在 builder 初始化的时候就初始化结果的一部分。 结果...... ========= 前提讲的差不多了，下面这些产生出来的图表， 每一个点对应到单一个测试回合（对同一个测试执行 1000 次）。 後头会讨这些结果以及一些有趣的细节。    讨论...... ========== Oracle JDK 5 输的很彻底，跟其他相比就是个 B 咖。 但那不是这次要讨论的范围，所以暂时不理会吧。 在上头的图表当中我观察到两件有趣的事情。 首先，使用 + 号跟明确指定用 `StringBuilder` 的确存在普遍的落差， *特别是*在使用 Oracle Java 5 的时候比其他人差了三倍。 第二个观察到的现象是，大多数的 JDK 在明确指定用 `StringBuilder 时可以提供比 + 号快两倍的速度， 而 **IBM JDK 6 看起来没有减损任何效能**， 在所有的 test case 中始终保持在 25ms 左右的时间。 仔细看一下产生出来的 bytecode 揭露了一些有趣的细节。 bytecode 表示： ============== **注：**[Github] 上也有 decompile 後的 class。 在所有的 JDK 上应该**总是**用 `StringBuilder` 来实作连接字串， 即使有 + 可以用。 此外，比较所有供应商的所有版本， 在同样的 test case 下**几乎没有什麽分别**。 唯一比较有区隔的是 [ecj]，它是唯一一个对 `CatPlus` test case 作最佳化， 会使用传入一个参数的 `StringBuilder` constructor，而不是 `StringBuilder()`。 [ecj]: https://github.com/skuro/stringbuilder/blob/master/ecj/CatPlus.class.txt 比较产生的 bytecode 可以看到在不同情境下可能会影响效能的部份： * 用 + 号连接字串时，每一次都会建立一个**新的** `StringBuilder` **instance**。 这很容易导致效能下降，因为要产生一堆用完就丢 instance， 而造成 garbage collector 的压力。 * compiler 会依照字面上的意思， 只有在你指定用传入一个参数的 `StringBuilder` constructor， compiler 才会用它。 这分别导致 [CatSB] 呼叫了四次 `StringBuilder.append()`、 而 [CatSB2] 呼叫三次。 [CatSB]: https://github.com/skuro/stringbuilder/blob/master/ecj/CatSB.class.txt [CatSb2]: https://github.com/skuro/stringbuilder/blob/master/ecj/CatSB2.class.txt 结论...... ========= 分析 bytecode 提供了问题的最终答案： > 需要明确指定用 `StringBuilder` 来增进效能吗？ > **是的！** 上面的图表显示的很清楚了，用 + 号会损失 50% 的效能； 除非你用 IBM JDK 6， 那只会笔明确指定使用 `StringBuilder` 稍微差一点点。 此外，看 *JIT 最佳化* 如何影响整体效能十分有趣。 例如：即使两个指定使用 `StringBuilder` 的 test case， 它们的 bytecode 看起来不一样， 但是长时间运作之後它们得到的结果还是几乎一样的。  -- 钱锺书： 说出来的话 http://www.psmonkey.org 比不上不说出来的话 Java 版 cookcomic 版 只影射着说不出来的话 and more...... --

※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc) ◆ From: 114.25.15.134 修正一些 typo ※ 编辑: PsMonkey 来自: 114.25.15.134 (04/01 22:14) ※ 编辑: PsMonkey 来自: 114.25.15.134 (04/01 23:10)