Java中关于代码优化的分析(本文以字符串连接运算作为例子进行分析)
本文以Java代码连接字符串为例来一步步分析Java代码是如何优化从而提高运算效率的。
一. 我们举一个简单的字符串连接的例子:
1 public class StringConnect{ 2 3 //创建字符串连接的方法 4 public void method() { 5 String s = new String("abc"); 6 for(int i=0; i<10000; i++) { 7 s = s + "xyz";//连接s和新字符串xyz 8 } 9 } 10 11 //主函数 12 public static void main(String[] args) { 13 14 StringConnect sConnect = new StringConnect(); 15 16 /*public static long currentTimeMillis()该方法的 17 *作用是返回当前的计算机时间,时间的表达格式为 18 *当前计算机时间和GMT时间(格林威治时间)1970年1月 19 *1号0时0分0秒所差的毫秒数。 20 */ 21 22 long startTime = System.currentTimeMillis();//计算字符串连接10000之前的时间 23 sConnect.method(); 24 long endTime = System.currentTimeMillis();////计算字符串连接10000之后的时间 25 long time = endTime - startTime;//计算字符串连接10000次所需时间 26 System.out.println(time); 27 } 28 }
运行的结果:
321
也就是说,这个操作字符串的操作运行10000次所花费的时间是321毫秒。
接下来我们将操作次数增大到100000:
1 public class StringConnect{ 2 3 //创建字符串连接的方法 4 public void method() { 5 String s = new String("abc"); 6 for(int i=0; i<100000; i++) { 7 s = s + "xyz";//连接s和新字符串xyz 8 } 9 } 10 11 //主函数 12 public static void main(String[] args) { 13 14 StringConnect sConnect = new StringConnect(); 15 16 /*public static long currentTimeMillis()该方法的 17 *作用是返回当前的计算机时间,时间的表达格式为 18 *当前计算机时间和GMT时间(格林威治时间)1970年1月 19 *1号0时0分0秒所差的毫秒数。 20 */ 21 22 long startTime = System.currentTimeMillis();//计算字符串连接10000之前的时间 23 sConnect.method(); 24 long endTime = System.currentTimeMillis();////计算字符串连接10000之后的时间 25 long time = endTime - startTime;//计算字符串连接10000次所需时间 26 System.out.println(time); 27 } 28 }
程序运行的结果:
11687
即:次数增大到10倍,运行时间随之增大,但是并没有呈线性增加,究其原因,我们在下面会讲到。
为了对连接字符串的这个操作进行代码优化,我们用三种方法来实现字符串的连接操作,并对其运行100000次所花费的时间进行对照,代码如下:
方法A:
(方法一就是前面用到的连接字符串的方法)
1 public class TestA { 2 3 //创建字符串连接的方法A 4 public void methodA() { 5 6 String s = new String("abc"); 7 for(int i=0; i<100000; i++) { 8 //连接s和新字符 9 s = s + "xyz"; 10 } 11 }//public void methodA() 12 13 //主函数 14 public static void main(String[] args) { 15 TestA sConnect = new TestA(); 16 long startTime = System.currentTimeMillis(); 17 sConnect.methodA(); 18 long endTime = System.currentTimeMillis(); 19 long time = endTime - startTime; 20 System.out.println(time); 21 } 22 }
运行的结果:
12342
可见,进行10万次这种字符串的连接操作是相当花费时间的,我们把这种字符串连接的方式记为方法A。
方法B:
运行的结果:
5267
1 public class TestB { 2 3 //创建字符串连接的方法B 4 public void methodB() { 5 6 String s = new String("abc"); 7 for(int i=0; i<100000; i++) { 8 //连接s和新字符 9 s = s.concat("xyz"); 10 } 11 }//public void methodB() 12 13 //主函数 14 public static void main(String[] args) { 15 TestB sConnect = new TestB(); 16 long startTime = System.currentTimeMillis(); 17 sConnect.methodB(); 18 long endTime = System.currentTimeMillis(); 19 long time = endTime - startTime; 20 System.out.println(time); 21 } 22 }
该方法调用的是Java提供的连接字符串的方法,从运算时间来看,时间减少了一半多,效率是有很大提高的,这就相当于我们对字符串连接操作的代码进行了优化,从而程序的运行时间减少,效率提高。
我们再来看另一个方法C:
1 public class TestC { 2 3 //创建字符串连接的方法C 4 public void methodC() { 5 StringBuffer s = new StringBuffer("abc"); 6 for(int i=0; i<100000; i++) { 7 //连接s和新字符 8 s.append("xyz"); 9 } 10 }//public void methodC() 11 12 //主函数 13 public static void main(String[] args) { 14 TestC sConnect = new TestC(); 15 long startTime = System.currentTimeMillis(); 16 sConnect.methodC(); 17 long endTime = System.currentTimeMillis(); 18 long time = endTime - startTime; 19 System.out.println(time); 20 } 21 }
运行的结果:
9(运行时间少的不是一两点啊!)
方法C用到的是Java中的StringBuffer类。StringBuffer类和String一样,也用来代表字符串,只是由于StringBuffer的内部实现方式和String不同,所以StringBuffer在进行字符串处理的时候,不生成新的对象,在内存使用上要优于String类。就像我们在上面的三个方法中来操作字符串,很明显,方法C优于方法A和B。因此,在实际使用时,如果经常需要对一个字符串进行修改,例如插入,删除等操作,使用StringBuffer要更加合适一些。
在StringBuffer类中存在很多和String一样的方法,这些方法在功能上和String类中的功能是完全一样的,不过有一个最显著的区别在于:对于StringBuffer对象的每次修改都会改变对象自身,这点是和String流泪最大的区别。但是StringBuffer没有实现Object的equals方法,所以如果要比较StringBuffer的值或者内容需要调用.toString()。
StringBuffer对象的初始化不像String类的初始化一样,Java提供的有特殊的语法,而通常情况下是一般使用构造方法进行初始化。
例如:
StringBuffer s = new StringBuffer("abc");
这样初始化出的StringBuffer对象的内容就是字符串"abc"。需要注意的是,StringBuffer和String属于不同的类型,也不能直接进行强制类型转换(因为不存在继承关系),StringBuffer对象和String对象之间的互转代码如下:
1 String s = "xyz"; 2 StringBuffer sb = new StringBuffer("123"); 3 4 StringBuffer sb1 = new StringBuffer(s);//String转换为StringBuffer 5 6 String s1 = sb.toString();//StringBuffer转换为String
说了这么多,下面我们来分析一下上述三种方法的区别到底在哪里?
二 . 代码优化分析
众所周知,Java现在之所以如此之流行,重要的原因之一是因为它的可移植性,不管在什么操作系统之下,只要有一台JVM(Java Virtual Machine(Java虚拟机)),我们就能够运行Java代码。而且JKD自带一个反汇编器-javap,可以查看Java编译器为我们生成的字节码。通过它,我们可以对照源代码和字节码,从而了解很多编译器内部的工作。javap是在dos命令下使用的,接下来我们在电脑的运行中输入cmd来打开dos界面,将目录切换到我们将要反汇编的路径,将我们的方法A用dos命令来进行编译:
javac即Java编程语言编译器,位于jdk/bin目录下,读取使用Java编译语言编写的源文件(.java),并编译成字节码类文件(.class)。编译器会一并编译源代码中的注解,但是会移除注释。javac还可以隐式编译一些没有在命令行中提及的源文件。当编译源文件时,编译器尝尝需要它还没有识别出的类型的有关信息。对于源文件中使用、扩展或实现的每个类或接口,编译器都需要其类型信息。这包括在源文件中没有明确提及、但通过继承提供信息的类和接口。
Java语言比较特殊,由其编写的程序需要先编译,但此编译不会生成特定平台的机器语言文件,而是生成一种和平台无关的字节码文件,也就是*.class文件,这种字节码文件不是可执行文件,它必须使用特定平台的解释器(JVM)来解释执行。因此,.java需要先经过编译才能在JVM上运行。
接下来我们通过javap -help来查看javap的一些功能:
我们看到javap -c可以来对代码进行反汇编,接下来我们对刚才的代码进行反汇编:
TestA:
反汇编的对应指令映射表:
1 指令码 助记符 说明 2 0x00 nop 什么都不做 3 0x01 aconst_null 将null推送至栈顶 4 0x02 iconst_m1 将int型-1推送至栈顶 5 0x03 iconst_0 将int型0推送至栈顶 6 0x04 iconst_1 将int型1推送至栈顶 7 0x05 iconst_2 将int型2推送至栈顶 8 0x06 iconst_3 将int型3推送至栈顶 9 0x07 iconst_4 将int型4推送至栈顶 10 0x08 iconst_5 将int型5推送至栈顶 11 0x09 lconst_0 将long型0推送至栈顶 12 0x0a lconst_1 将long型1推送至栈顶 13 0x0b fconst_0 将float型0推送至栈顶 14 0x0c fconst_1 将float型1推送至栈顶 15 0x0d fconst_2 将float型2推送至栈顶 16 0x0e dconst_0 将double型0推送至栈顶 17 0x0f dconst_1 将double型1推送至栈顶 18 0x10 bipush 将单字节的常量值(-128~127)推送至栈顶 19 0x11 sipush 将一个短整型常量值(-32768~32767)推送至栈顶 20 0x12 ldc 将int,float或String型常量值从常量池中推送至栈顶 21 0x13 ldc_w 将int,float或String型常量值从常量池中推送至栈顶(宽索引)。 22 0x14 ldc2_w 将long或double型常量值从常量池中推送至栈顶(宽索引) 23 0x15 iload 将指定的int型局部变量推送至栈顶 24 0x16 lload 将指定的long型局部变量推送至栈顶 25 0x17 fload 将指定的float型局部变量推送至栈顶 26 0x18 dload 将指定的double型局部变量推送至栈顶 27 0x19 aload 将指定的引用类型局部变量推送至栈顶 28 0x1a iload_0 将第一个int型局部变量推送至栈顶 29 0x1b iload_1 将第二个int型局部变量推送至栈顶 30 0x1c iload_2 将第三个int型局部变量推送至栈顶 31 0x1d iload_3 将第四个int型局部变量推送至栈顶 32 0x1e lload_0 将第一个long型局部变量推送至栈顶 33 0x1f lload_1 将第二个long型局部变量推送至栈顶 34 0x20 lload_2 将第三个long型局部变量推送至栈顶 35 0x21 lload_3 将第四个long型局部变量推送至栈顶 36 0x22 fload_0 将第一个float型局部变量推送至栈顶 37 0x23 fload_1 将第二个float型局部变量推送至栈顶 38 0x24 fload_2 将第三个float型局部变量推送至栈顶 39 0x25 fload_3 将第四个float型局部变量推送至栈顶 40 0x26 dload_0 将第一个double型局部变量推送至栈顶 41 0x27 dload_1 将第二个double型局部变量推送至栈顶 42 0x28 dload_2 将第三个double型局部变量推送至栈顶 43 0x29 dload_3 将第四个double型局部变量推送至栈顶 44 0x2a aload_0 将第一个引用类型局部变量推送至栈顶 45 0x2b aload_1 将第二个引用类型局部变量推送至栈顶 46 0x2c aload_2 将第三个引用类型局部变量推送至栈顶 47 0x2d aload_3 将第四个引用类型局部变量推送至栈顶 48 0x2e iaload 将int型数组指定索引的值推送至栈顶 49 0x2f laload 将long型数组指定索引的值推送至栈顶。 50 0x30 faload 将float型数组指定索引的值推送至栈顶 51 0x31 daload 将double型数组指定索引的值推送至栈顶 52 0x32 aaload 将引用型数组指定索引的值推送至栈顶 53 0x33 baload 将boolean或byte型数组指定索引的值推送至栈顶 54 0x34 caload 将char型数组指定索引的值推送至栈顶 55 0x35 saload 将short型数组指定索引的值推送至栈顶 56 0x36 istore 将栈顶int型数值存入指定局部变量 57 0x37 lstore 将栈顶long型数值存入指定局部变量 58 0x38 fstore 将栈顶float型数值存入指定局部变量 59 0x39 dstore 将栈顶double型数值存入指定局部变量 60 0x3a astore 将栈顶引用型数值存入指定局部变量 61 0x3b istore_0 将栈顶int型数值存入第一个局部变量 62 0x3c istore_1 将栈顶int型数值存入第二个局部变量 63 0x3d istore_2 将栈顶int型数值存入第三个局部变量 64 0x3e istore_3 将栈顶int型数值存入第四个局部变量 65 0x3f lstore_0 将栈顶long型数值存入第一个局部变量 66 0x40 lstore_1 将栈顶long型数值存入第二个局部变量 67 0x41 lstore_2 将栈顶long型数值存入第三个局部变量 68 0x42 lstore_3 将栈顶long型数值存入第四个局部变量 69 0x43 fstore_0 将栈顶float型数值存入第一个局部变量 70 0x44 fstore_1 将栈顶float型数值存入第二个局部变量 71 0x45 fstore_2 将栈顶float型数值存入第三个局部变量 72 0x46 fstore_3 将栈顶float型数值存入第四个局部变量 73 0x47 dstore_0 将栈顶double型数值存入第一个局部变量 74 0x48 dstore_1 将栈顶double型数值存入第二个局部变量 75 0x49 dstore_2 将栈顶double型数值存入第三个局部变量 76 0x4a dstore_3 将栈顶double型数值存入第四个局部变量 77 0x4b astore_0 将栈顶引用型数值存入第一个局部变量。 78 0x4c astore_1 将栈顶引用型数值存入第二个局部变量 79 0x4d astore_2 将栈顶引用型数值存入第三个局部变量 80 0x4e astore_3 将栈顶引用型数值存入第四个局部变量 81 0x4f iastore 将栈顶int型数值存入指定数组的指定索引位置 82 0x50 lastore 将栈顶long型数值存入指定数组的指定索引位置 83 0x51 fastore 将栈顶float型数值存入指定数组的指定索引位置 84 0x52 dastore 将栈顶double型数值存入指定数组的指定索引位置 85 0x53 aastore 将栈顶引用型数值存入指定数组的指定索引位置 86 0x54 bastore 将栈顶boolean或byte型数值存入指定数组的指定索引位置 87 0x55 castore 将栈顶char型数值存入指定数组的指定索引位置 88 0x56 sastore 将栈顶short型数值存入指定数组的指定索引位置 89 0x57 pop 将栈顶数值弹出(数值不能是long或double类型的) 90 0x58 pop2 将栈顶的一个(long或double类型的)或两个数值弹出(其它) 91 0x59 dup 复制栈顶数值并将复制值压入栈顶 92 0x5a dup_x1 复制栈顶数值并将两个复制值压入栈顶 93 0x5b dup_x2 复制栈顶数值并将三个(或两个)复制值压入栈顶 94 0x5c dup2 复制栈顶一个(long或double类型的)或两个(其它)数值并将复制值压入栈顶 95 0x5d dup2_x1 dup_x1指令的双倍版本 96 0x5e dup2_x2 dup_x2指令的双倍版本 97 0x5f swap 将栈最顶端的两个数值互换(数值不能是long或double类型的) 98 0x60 iadd 将栈顶两int型数值相加并将结果压入栈顶 99 0x61 ladd 将栈顶两long型数值相加并将结果压入栈顶 100 0x62 fadd 将栈顶两float型数值相加并将结果压入栈顶 101 0x63 dadd 将栈顶两double型数值相加并将结果压入栈顶 102 0x64 isub 将栈顶两int型数值相减并将结果压入栈顶。 103 0x65 lsub 将栈顶两long型数值相减并将结果压入栈顶 104 0x66 fsub 将栈顶两float型数值相减并将结果压入栈顶 105 0x67 dsub 将栈顶两double型数值相减并将结果压入栈顶 106 0x68 imul 将栈顶两int型数值相乘并将结果压入栈顶。 107 0x69 lmul 将栈顶两long型数值相乘并将结果压入栈顶 108 0x6a fmul 将栈顶两float型数值相乘并将结果压入栈顶 109 0x6b dmul 将栈顶两double型数值相乘并将结果压入栈顶 110 0x6c idiv 将栈顶两int型数值相除并将结果压入栈顶 111 0x6d ldiv 将栈顶两long型数值相除并将结果压入栈顶 112 0x6e fdiv 将栈顶两float型数值相除并将结果压入栈顶 113 0x6f ddiv 将栈顶两double型数值相除并将结果压入栈顶 114 0x70 irem 将栈顶两int型数值作取模运算并将结果压入栈顶 115 0x71 lrem 将栈顶两long型数值作取模运算并将结果压入栈顶 116 0x72 frem 将栈顶两float型数值作取模运算并将结果压入栈顶 117 0x73 drem 将栈顶两double型数值作取模运算并将结果压入栈顶 118 0x74 ineg 将栈顶int型数值取负并将结果压入栈顶 119 0x75 lneg 将栈顶long型数值取负并将结果压入栈顶 120 0x76 fneg 将栈顶float型数值取负并将结果压入栈顶 121 0x77 dneg 将栈顶double型数值取负并将结果压入栈顶 122 0x78 ishl 将int型数值左移位指定位数并将结果压入栈顶 123 0x79 lshl 将long型数值左移位指定位数并将结果压入栈顶 124 0x7a ishr 将int型数值右(有符号)移位指定位数并将结果压入栈顶 125 0x7b lshr 将long型数值右(有符号)移位指定位数并将结果压入栈顶 126 0x7c iushr 将int型数值右(无符号)移位指定位数并将结果压入栈顶 127 0x7d lushr 将long型数值右(无符号)移位指定位数并将结果压入栈顶 128 0x7e iand 将栈顶两int型数值作“按位与”并将结果压入栈顶 129 0x7f land 将栈顶两long型数值作“按位与”并将结果压入栈顶 130 0x80 ior 将栈顶两int型数值作“按位或”并将结果压入栈顶。 131 0x81 lor 将栈顶两long型数值作“按位或”并将结果压入栈顶 132 0x82 ixor 将栈顶两int型数值作“按位异或”并将结果压入栈顶 133 0x83 lxor 将栈顶两long型数值作“按位异或”并将结果压入栈顶 134 0x84 iinc 将指定int型变量增加指定值 135 0x85 i2l 将栈顶int型数值强制转换成long型数值并将结果压入栈顶 136 0x86 i2f 将栈顶int型数值强制转换成float型数值并将结果压入栈顶 137 0x87 i2d 将栈顶int型数值强制转换成double型数值并将结果压入栈顶 138 0x88 l2i 将栈顶long型数值强制转换成int型数值并将结果压入栈顶 139 0x89 l2f 将栈顶long型数值强制转换成float型数值并将结果压入栈顶 140 0x8a l2d 将栈顶long型数值强制转换成double型数值并将结果压入栈顶 141 0x8b f2i 将栈顶float型数值强制转换成int型数值并将结果压入栈顶 142 0x8c f2l 将栈顶float型数值强制转换成long型数值并将结果压入栈顶 143 0x8d f2d 将栈顶float型数值强制转换成double型数值并将结果压入栈顶 144 0x8e d2i 将栈顶double型数值强制转换成int型数值并将结果压入栈顶 145 0x8f d2l 将栈顶double型数值强制转换成long型数值并将结果压入栈顶 146 0x90 d2f 将栈顶double型数值强制转换成float型数值并将结果压入栈顶 147 0x91 i2b 将栈顶int型数值强制转换成byte型数值并将结果压入栈顶 148 0x92 i2c 将栈顶int型数值强制转换成char型数值并将结果压入栈顶 149 0x93 i2s 将栈顶int型数值强制转换成short型数值并将结果压入栈顶 150 0x94 lcmp 比较栈顶两long型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶。 151 0x95 fcmpl 比较栈顶两float型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为“NaN”时,将-1压入栈顶 152 0x96 fcmpg 比较栈顶两float型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为“NaN”时,将1压入栈顶 153 0x97 dcmpl 比较栈顶两double型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为“NaN”时,将-1压入栈顶 154 0x98 dcmpg 比较栈顶两double型数值大小,并将结果(1,0,-1)压入栈顶;当其中一个数值为“NaN”时,将1压入栈顶 155 0x99 ifeq 当栈顶int型数值等于0时跳转 156 0x9a ifne 当栈顶int型数值不等于0时跳转 157 0x9b iflt 当栈顶int型数值小于0时跳转 158 0x9c ifge 当栈顶int型数值大于等于0时跳转 159 0x9d ifgt 当栈顶int型数值大于0时跳转 160 0x9e ifle 当栈顶int型数值小于等于0时跳转 161 0x9f if_icmpeq 比较栈顶两int型数值大小,当结果等于0时跳转 162 0xa0 if_icmpne 比较栈顶两int型数值大小,当结果不等于0时跳转 163 0xa1 if_icmplt 比较栈顶两int型数值大小,当结果小于0时跳转 164 0xa2 if_icmpge 比较栈顶两int型数值大小,当结果大于等于0时跳转 165 0xa3 if_icmpgt 比较栈顶两int型数值大小,当结果大于0时跳转 166 0xa4 if_icmple 比较栈顶两int型数值大小,当结果小于等于0时跳转 167 0xa5 if_acmpeq 比较栈顶两引用型数值,当结果相等时跳转 168 0xa6 if_acmpne 比较栈顶两引用型数值,当结果不相等时跳转 169 0xa7 goto 无条件跳转 170 0xa8 jsr 跳转至指定16位offset位置,并将jsr下一条指令地址压入栈顶 171 0xa9 ret 返回至局部变量指定的index的指令位置(一般与jsr,jsr_w联合使用) 172 0xaa tableswitch 用于switch条件跳转,case值连续(可变长度指令)。 173 0xab lookupswitch 用于switch条件跳转,case值不连续(可变长度指令) 174 0xac ireturn 从当前方法返回int 175 0xad lreturn 从当前方法返回long 176 0xae freturn 从当前方法返回float 177 0xaf dreturn 从当前方法返回double 178 0xb0 areturn 从当前方法返回对象引用 179 0xb1 return 从当前方法返回void 180 0xb2 getstatic 获取指定类的静态域,并将其值压入栈顶 181 0xb3 putstatic 为指定的类的静态域赋值 182 0xb4 getfield 获取指定类的实例域,并将其值压入栈顶 183 0xb5 putfield 为指定的类的实例域赋值 184 0xb6 invokevirtual 调用实例方法 185 0xb7 invokespecial 调用超类构造方法,实例初始化方法,私有方法 186 0xb8 invokestatic 调用静态方法 187 0xb9 invokeinterface 调用接口方法 188 0xba invokedynamic 调用动态链接方法① 189 0xbb new 创建一个对象,并将其引用值压入栈顶 190 0xbc newarray 创建一个指定原始类型(如int、float、char??)的数组,并将其引用值压入栈顶 191 0xbd anewarray 创建一个引用型(如类,接口,数组)的数组,并将其引用值压入栈顶 192 0xbe arraylength 获得数组的长度值并压入栈顶 193 0xbf athrow 将栈顶的异常抛出 194 0xc0 checkcast 检验类型转换,检验未通过将抛出ClassCastException 195 0xc1 instanceof 检验对象是否是指定的类的实例,如果是将1压入栈顶,否则将0压入栈顶 196 0xc2 monitorenter 获得对象的monitor,用于同步方法或同步块 197 0xc3 monitorexit 释放对象的monitor,用于同步方法或同步块 198 0xc4 wide 扩展访问局部变量表的索引宽度 199 0xc5 multianewarray 创建指定类型和指定维度的多维数组(执行该指令时,操作栈中必须包含各维度的长度值),并将其引用值压入栈顶 200 0xc6 ifnull 为null时跳转 201 0xc7 ifnonnull 不为null时跳转 202 0xc8 goto_w 无条件跳转(宽索引) 203 0xc9 jsr_w 跳转至指定32位地址偏移量位置,并将jsr_w下一条指令地址压入栈顶 204 保留指令 205 0xca breakpoint 调试时的断点标志 206 0xfe impdep1 用于在特定硬件中使用的语言后门 207 0xff impdep1 用于在特定硬件中使用的语言后门
public class TestA { public TestA(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V 4: return public void methodA(); Code: 0: new #2 // class java/lang/String 3: dup 4: ldc #3 // String abc 6: invokespecial #4 // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V 9: astore_1 10: iconst_0 11: istore_2 12: iload_2 13: ldc #5 // int 100000 15: if_icmpge 44 18: new #6 // class java/lang/StringBuilder 21: dup 22: invokespecial #7 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V 25: aload_1 26: invokevirtual #8 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 29: ldc #9 // String xyz 31: invokevirtual #8 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder; 34: invokevirtual #10 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String; 37: astore_1 38: iinc 2, 1 41: goto 12 44: return public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #11 // class TestA 3: dup 4: invokespecial #12 // Method "<init>":()V 7: astore_1 8: invokestatic #13 // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J 11: lstore_2 12: aload_1 13: invokevirtual #14 // Method methodA:()V 16: invokestatic #13 // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J 19: lstore 4 21: lload 4 23: lload_2 24: lsub 25: lstore 6 27: getstatic #15 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 30: lload 6 32: invokevirtual #16 // Method java/io/PrintStream.println:(J)V 35: return }
我们将上述用到的指令找到一一对照:
1 aload 将指定的引用类型局部变量推送至栈顶 2 invokespecial 调用超类构造方法,实例初始化方法,私有方法 3 return 从当前方法返回void 4 new 创建一个对象,并将其引用值压入栈顶 5 dup 复制栈顶数值并将复制值压入栈顶 6 ldc 将int,float或String型常量值从常量池中推送至栈顶 7 astore_1 将栈顶引用型数值存入第二个局部变量 8 istore_2 将栈顶int型数值存入第三个局部变量 9 iload_2 将第三个int型局部变量推送至栈顶 10 if_icmpge 比较栈顶两int型数值大小,当结果大于等于0时跳转 11 aload_1 将第二个引用类型局部变量推送至栈顶 12 invokevirtual 调用实例方法 13 iinc 将指定int型变量增加指定值 14 goto 无条件跳转 15 lstore_2 将栈顶long型数值存入第三个局部变量 16 nvokestatic 调用静态方法 17 lstore 将栈顶long型数值存入指定局部变量 18 lload_2 将第三个long型局部变量推送至栈顶 19 lsub 将栈顶两long型数值相减并将结果压入栈顶 20 lstore 将栈顶long型数值存入指定局部变量 21 getstatic 获取指定类的静态域,并将其值压入栈顶
我们通过反汇编可以看出来,在字符串连接的地方,java调用了StringBulider的方法来进行字符串连接操作的,而且调用了两次。我们通过eclipse来观察其源码,查看String中的StringBuilder。通过查看源码,我们发现方法A的连接方式是调用StringBuilder的append,而StringBuilder的append方法调用的是其父类AbstractStringBuilder的append方法,里面调用了Arrays.copyOf方法。但是每次进行字符串连接操作,都会创建两个新的String对象,一个是已知的,一个是连接好的新对象,即:连接一次,需要创建两个新对象。
而在ensureCapacityInternal调用了一个copyof方法,该方法中创建了一个新的对象来存储连接后的字符串,程序执行几次,就创建几个新的对象。String类是不可改变的,一旦创建了String对象,那它的值就无法改变了,因此需要不断创建新的String类对象来存储新的连接之后的字符串。
而语句中的代码可以翻译为:
s = new StringBuilder().append(s).append(i).toString();
接下来让我们来看方法B:
TestB:
public class TestB { public TestB(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>": ()V 4: return public void methodB(); Code: 0: new #2 // class java/lang/String 3: dup 4: ldc #3 // String abc 6: invokespecial #4 // Method java/lang/String."<init>"(Ljava/lang/String;)V 9: astore_1 10: iconst_0 11: istore_2 12: iload_2 13: ldc #5 // int 100000 15: if_icmpge 31 18: aload_1 19: ldc #6 // String xyz 21: invokevirtual #7 // Method java/lang/String.concat:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; 24: astore_1 25: iinc 2, 1 28: goto 12 31: return public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #8 // class TestB 3: dup 4: invokespecial #9 // Method "<init>":()V 7: astore_1 8: invokestatic #10 // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J 11: lstore_2 12: aload_1 13: invokevirtual #11 // Method methodB:()V 16: invokestatic #10 // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J 19: lstore 4 21: lload 4 23: lload_2 24: lsub 25: lstore 6 27: getstatic #12 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 30: lload 6 32: invokevirtual #13 // Method java/io/PrintStream.println:(J)V 35: return }
在方法B中,连接字符串调用了java内置的连接字符串的方法。
String.concat()的方法简单粗暴,直接Arrays.copyOf,每次连接只调用一次copyof方法,直接内存复制,这根StringBuilder原理类似,但是它不用初始化StringBuilder对象,只是每次concat都会创建一个新的String对象,所以它在这里比方法A要快。
下面我们来看方法C:
TestC:
public class TestC { public TestC(); Code: 0: aload_0 1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>": ()V 4: return public void methodC(); Code: 0: new #2 // class java/lang/StringBuffer 3: dup 4: ldc #3 // String abc 6: invokespecial #4 // Method java/lang/StringBuffer."<i nit>":(Ljava/lang/String;)V 9: astore_1 10: iconst_0 11: istore_2 12: iload_2 13: ldc #5 // int 100000 15: if_icmpge 31 18: aload_1 19: ldc #6 // String xyz 21: invokevirtual #7 // Method java/lang/StringBuffer.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuffer; 24: pop 25: iinc 2, 1 28: goto 12 31: return public static void main(java.lang.String[]); Code: 0: new #8 // class TestC 3: dup 4: invokespecial #9 // Method "<init>":()V 7: astore_1 8: invokestatic #10 // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J 11: lstore_2 12: aload_1 13: invokevirtual #11 // Method methodC:()V 16: invokestatic #10 // Method java/lang/System.currentTimeMillis:()J 19: lstore 4 21: lload 4 23: lload_2 24: lsub 25: lstore 6 27: getstatic #12 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 30: lload 6 32: invokevirtual #13 // Method java/io/PrintStream.println:(J)V 35: return }
我们可以看到,方法C中使用的是StringBuffer的方法来连接字符串。因为刚开始的字符串是用StringBuffer创建的,而StringBuffer中的内容是可以修改的,即不用再创建对象就能完成字符串的连接,因此效率现对来说很高。