String 重载 "+" 原理分析

桃扇骨 2022-06-03 23:59 62阅读 0赞

#### 一、疑问 ####

昨天在逛知乎的时候看到有一个公司的面试题是关于 String 对象 的，大概意思是 String 类的 “+”是如何实现的,刚好前些天在书上有看到这个实现方式，现在写出来供大家参考。下面先来大致了解一下 String 这个类：

public final class String extends Object implements Serializable, Comparable<String>, CharSequence

String 类底层是一个 final 修饰的 char 类型数组，意味着 String 类的对象是不可变的，所以 String 对象可以共享。

String 类中的每一个看起来会修改 String 值的方法，实际上都是创建了一个全新的 String 对象，用来包含修改后的字符串内容，这也可以说明 String 对象具有只读的属性。

这种不可变性意味着存在着一定的效率问题。当为 String 类重载 “+” 操作符就是一个例子。

public class StringTest {
        public static void main(String[] args) {
    
            String apple = "Apple,";
            String fruit = apple + "Pear," + "Orange";
    
            System.out.println(fruit);
        }
    }

> 输出  
> Apple,Pear,Orange

#### 二、问题分析 ####

不知道你们有没有想过这段代码是如何工作的，可能我们会想：String 类有一个 append() 的方法，它会生成一个新的 String 对象，以包含连接的字符串。

首先它会先连接 apple 与 Pear 生成一个对象，然后该对象再与 Orange 相连，生成另一个新的对象，以此类推，得到最终的 String 对象。

这种方式看似行得通，但是为了得到最终的 String 对象，会产生很多被垃圾回收机制回收的中间对象，这样实现的性能肯定是及其糟糕的。

其实编译器在执行上述代码的时候会的自动引入 java.lang.StringBuilder 类。虽然在上面的代码中我们并没有使用到 StringBuilder 类，但是编译器却自动引入了它，因为它更高效。

上面这个例子中，编译器会创建一个 StringBuilder 对象，用来构造最终要生成的 String，并为每一个字符串调用一次 StringBuilder 中的 append() 方法，因此上述代码一共执行了三次 append() 方法。最后调用 toString 生成最终的结果，并保存为 fruit。

#### 三、代码优化 ####

但是我们不能认为编译器已经帮我们做了优化，我们就可以随意的使用 String 对象。下面是两种方法生成一个 String：一个方法使用了 String 对象，另一个使用了 StringBuilder。

public static String getString1(String[] strArray){
            String result = "";
    
            for(int i = 0; i < strArray.length; i++)
                result += strArray[i];
            return result;
        }
    
        public static String getString2(String[] strArray){
            StringBuilder result = new StringBuilder();
    
            for(int i = 0; i < strArray.length; i++)
                result.append(strArray[i]);
            return result.toString();
        }

上面两个方法都是用来对一个数组中的数据进行连接返回一个 String 对象但是需要我们注意的是 getString1 方法是在循环内部构造 StringBuilder 对象的，这意味着每循环一次就会创建一个新的 StringBuilder 对象。

getString2 方法只生成了一个 StringBuilder 对象，这样更简单更高效的实现了同 getString1 一样的功能。所以在我们使用 String 对象时，最好考虑一下是否可以用 StringBuilder 对象更高效的实现我们想要的功能。

#### 四、参考文献 ####

*  《Java 编程思想》Bruce Eckel 著 陈昊鹏 译