java字串拼接
工作日忙於專案的邏輯實現，週六有點時間，從書櫃裡拿出厚厚的英文版Thinking In Java，讀到了字串物件的拼接。參考著這本書做個翻譯，加上自己思考的東西，寫上這篇文章記錄一下。
不可變的String物件
在Java中,String物件是不可變的(Immutable)。在程式碼中，可以建立多個某一個String物件的別名。但是這些別名都是的引用是相同的。
比如s1和s2都是”droidyue.com”物件的別名，別名儲存著到真實物件的引用。所以s1 = s2
String s1 = "droidyue.com";
String s2 = s1;
System.out.println("s1 and s2 has the same reference =" + (s1 == s2));
Java中僅有的過載運算子
在Java中，唯一被過載的運算子就是字串的拼接相關的。+,+=。除此之外，Java設計者不允許過載其他的運算子。
拼接剖析
真的有效能代價麼
瞭解了上面兩點，可能會有這樣的思考，既然Sting物件不可變，那麼多個（三個及以上）字串拼接必然產生多餘的中間String物件。
複製程式碼程式碼如下:String userName = "Andy";
String age = "24";
String job = "Developer";
String info = userName + age + job;
要得到上面的info，就會userName和age拼接生成臨時一個String物件t1,內容為Andy24，然後有t1和job拼接生成最終我們需要的info物件，這其中，產生了一箇中間的t1，而且t1建立之後，沒有主動回收，勢必會佔一定的空間。如果是一個很多(假設上百個，多見於對物件的toString的呼叫)字串的拼接，那麼代價就更大了，效能一下會降低很多。
編譯器的優化處理
真的會有上面的效能代價麼，字串拼接這麼常用，沒有特殊的處理優化麼，答案是有的，這個優化進行在編譯器編譯.java到bytecode時。
一個Java程式如果想執行起來，需要經過兩個時期，編譯時和執行時。在編譯時，Java 編譯器(Compiler)將java檔案轉換成位元組碼。在執行時，Java虛擬機器（JVM）執行編譯時生成的位元組碼。通過這樣兩個時期，Java做到了所謂的一處編譯，處處執行。
我們實驗一下編譯期都做了哪些優化，我們製造一段可能會出現效能代價的程式碼。
複製程式碼程式碼如下:public class Concatenation {
public static void main(String[] args) {
String userName = "Andy";
String age = "24";
String job = "Developer";
String info = userName + age + job;
System.out.println(info);
}
}
對Concatenation.java進行編譯一下。得到Concatenation.class
javac Concatenation.java
然後我們使用javap反編譯一下編譯出來的Concatenation.class檔案。javap -c Concatenation。如果沒有找到javap命令，請考慮將javap所在目錄加入環境變數或者使用javap的完整路徑。
複製程式碼程式碼如下:17:22:04-androidyue~/workspace_adt/strings/src$ javap -c Concatenation
Compiled from "Concatenation.java"
public class Concatenation {
public Concatenation();
Code:
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: return
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
0: ldc #2 // String Andy
2: astore_1
3: ldc #3 // String 24
5: astore_2
6: ldc #4 // String Developer
8: astore_3
9: new #5 // class java/lang/StringBuilder
12: dup
13: invokespecial #6 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
16: aload_1
17: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
20: aload_2
21: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
24: aload_3
25: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
28: invokevirtual #8 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
31: astore 4
33: getstatic #9 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
36: aload 4
38: invokevirtual #10 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
41: return
}
其中，ldc，astore等為java位元組碼的指令，類似彙編指令。後面的註釋使用了Java相關的內容進行了說明。 我們可以看到上面有很多StringBuilder,但是我們在Java程式碼裡並沒有顯示地呼叫，這就是Java編譯器做的優化，當Java編譯器遇到字串拼接的時候，會建立一個StringBuilder物件，後面的拼接，實際上是呼叫StringBuilder物件的append方法。這樣就不會有我們上面擔心的問題了。
僅靠編譯器優化？
既然編譯器幫我們做了優化，是不是僅僅依靠編譯器的優化就夠了呢，當然不是。
下面我們看一段未優化效能較低的程式碼
public void implicitUseStringBuilder(String[] values) {
String result = "";
for (int i = 0 ; i < values.length; i ++) {
result += values[i];
}
System.out.println(result);
}
使用javac編譯，使用javap檢視
複製程式碼程式碼如下:public void implicitUseStringBuilder(java.lang.String[]);
Code:
0: ldc #11 // String
2: astore_2
3: iconst_0
4: istore_3
5: iload_3
6: aload_1
7: arraylength
8: if_icmpge 38
11: new #5 // class java/lang/StringBuilder
14: dup
15: invokespecial #6 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
18: aload_2
19: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
22: aload_1
23: iload_3
24: aaload
25: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
28: invokevirtual #8 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
31: astore_2
32: iinc 3, 1
35: goto 5
38: getstatic #9 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
41: aload_2
42: invokevirtual #10 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
45: return
其中8: if_icmpge 38 和35: goto 5構成了一個迴圈。8: if_icmpge 38的意思是如果JVM運算元棧的整數對比大於等於（i < values.length的相反結果）成立，則跳到第38行（System.out）。35: goto 5則表示直接跳到第5行。
但是這裡面有一個很重要的就是StringBuilder物件建立發生在迴圈之間，也就是意味著有多少次迴圈會建立多少個StringBuilder物件，這樣明顯不好。赤裸裸地低水平程式碼啊。
稍微優化一下，瞬間提升逼格。
複製程式碼程式碼如下:public void explicitUseStringBuider(String[] values) {
StringBuilder result = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < values.length; i ++) {
result.append(values[i]);
}
}
對應的編譯後的資訊
複製程式碼程式碼如下:public void explicitUseStringBuider(java.lang.String[]);
Code:
0: new #5 // class java/lang/StringBuilder
3: dup
4: invokespecial #6 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
7: astore_2
8: iconst_0
9: istore_3
10: iload_3
11: aload_1
12: arraylength
13: if_icmpge 30
16: aload_2
17: aload_1
18: iload_3
19: aaload
20: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
23: pop
24: iinc 3, 1
27: goto 10
30: return
從上面可以看出，13: if_icmpge 30和27: goto 10構成了一個loop迴圈，而0: new #5位於迴圈之外，所以不會多次建立StringBuilder.
總的來說，我們在迴圈體中需要儘量避免隱式或者顯式建立StringBuilder. 所以那些瞭解程式碼如何編譯，內部如何執行的人，寫的程式碼檔次都比較高。
以上文章，如有錯誤，請批評指正 。