Java中toString（）中的StringBuilder vs String串联

鉴于以下2种toString()实现方式，首选其中一种：

public String toString(){
    return "{a:"+ a + ", b:" + b + ", c: " + c +"}";
}

要么

public String toString(){
    StringBuilder sb = new StringBuilder(100);
    return sb.append("{a:").append(a)
          .append(", b:").append(b)
          .append(", c:").append(c)
          .append("}")
          .toString();
}

？

更重要的是，假设我们只有3个属性，那么这可能没有什么不同，但是您将在什么时候从+concat 切换到 StringBuilder？

版本1是更可取的，因为它更短，并且编译器实际上会将其转换为版本2-完全没有性能差异。

更重要的是，鉴于我们只有3个属性，这可能没有什么不同，但是在什么时候从concat切换到builder？

在您串联连接的那一刻-通常是编译器无法自行替代时StringBuilder。

关键是要在一个地方编写单个串联还是随着时间的推移积累它。

对于您给出的示例，明确使用StringBuilder没有意义。（在第一种情况下，请查看编译后的代码。）

但是，如果要在循环中生成字符串，请使用StringBuilder。

为了澄清起见，假设hugeArray包含数千个字符串，则代码如下：

...
String result = "";
for (String s : hugeArray) {
    result = result + s;
}

与以下内容相比非常浪费时间和内存：

...
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String s : hugeArray) {
    sb.append(s);
}
String result = sb.toString();

我更喜欢：

String.format( "{a: %s, b: %s, c: %s}", a, b, c );

...因为它简短易读。

我会 除非您在循环计数很高的循环中使用它，并且测量出性能差异，否则不会优化速度。

我同意，如果您必须输出很多参数，则这种形式可能会造成混淆（就像其中一项评论所述）。在这种情况下，我将切换为更具可读性的形式（也许使用apache-commons的ToStringBuilder-取自matt b的答案）并再次忽略性能。

在大多数情况下，您不会看到这两种方法之间的实际差异，但是很容易构造这样的最坏情况：

public class Main
{
    public static void main(String[] args)
    {
        long now = System.currentTimeMillis();
        slow();
        System.out.println("slow elapsed " + (System.currentTimeMillis() - now) + " ms");

        now = System.currentTimeMillis();
        fast();
        System.out.println("fast elapsed " + (System.currentTimeMillis() - now) + " ms");
    }

    private static void fast()
    {
        StringBuilder s = new StringBuilder();
        for(int i=0;i<100000;i++)
            s.append("*");      
    }

    private static void slow()
    {
        String s = "";
        for(int i=0;i<100000;i++)
            s+="*";
    }
}

输出为：

slow elapsed 11741 ms
fast elapsed 7 ms

问题在于，将+ =追加到字符串后会重新构造一个新字符串，因此它的成本与字符串长度（两者之和）成线性关系。

所以-对您的问题：

第二种方法会更快，但可读性较差且难以维护。正如我所说，在您的特定情况下，您可能看不到区别。

我也和老板就是否使用append或+发生了冲突。因为他们正在使用Append（每次创建新对象时，我仍然无法弄清他们的说法）。所以我想做一些研发工作。虽然我喜欢Michael Borgwardt的解释，但只是想展示一个解释，如果将来有人真的需要知道。

/**
 *
 * @author Perilbrain
 */
public class Appc {
    public Appc() {
        String x = "no name";
        x += "I have Added a name" + "We May need few more names" + Appc.this;
        x.concat(x);
        // x+=x.toString(); --It creates new StringBuilder object before concatenation so avoid if possible
        //System.out.println(x);
    }

    public void Sb() {
        StringBuilder sbb = new StringBuilder("no name");
        sbb.append("I have Added a name");
        sbb.append("We May need few more names");
        sbb.append(Appc.this);
        sbb.append(sbb.toString());
        // System.out.println(sbb.toString());
    }
}

以上类的分解出来

 .method public <init>()V //public Appc()
  .limit stack 2
  .limit locals 2
met001_begin:                                  ; DATA XREF: met001_slot000i
  .line 12
    aload_0 ; met001_slot000
    invokespecial java/lang/Object.<init>()V
  .line 13
    ldc "no name"
    astore_1 ; met001_slot001
  .line 14

met001_7:                                      ; DATA XREF: met001_slot001i
    new java/lang/StringBuilder //1st object of SB
    dup
    invokespecial java/lang/StringBuilder.<init>()V
    aload_1 ; met001_slot001
    invokevirtual java/lang/StringBuilder.append(Ljava/lang/String;)Ljava/lan\
g/StringBuilder;
    ldc "I have Added a nameWe May need few more names"
    invokevirtual java/lang/StringBuilder.append(Ljava/lang/String;)Ljava/lan\
g/StringBuilder;
    aload_0 ; met001_slot000
    invokevirtual java/lang/StringBuilder.append(Ljava/lang/Object;)Ljava/lan\
g/StringBuilder;
    invokevirtual java/lang/StringBuilder.toString()Ljava/lang/String;
    astore_1 ; met001_slot001
  .line 15
    aload_1 ; met001_slot001
    aload_1 ; met001_slot001
    invokevirtual java/lang/String.concat(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/Strin\
g;
    pop
  .line 18
    return //no more SB created
met001_end:                                    ; DATA XREF: met001_slot000i ...

; ===========================================================================

;met001_slot000                                ; DATA XREF: <init>r ...
    .var 0 is this LAppc; from met001_begin to met001_end
;met001_slot001                                ; DATA XREF: <init>+6w ...
    .var 1 is x Ljava/lang/String; from met001_7 to met001_end
  .end method
;44-1=44
; ---------------------------------------------------------------------------


; Segment type: Pure code
  .method public Sb()V //public void Sb
  .limit stack 3
  .limit locals 2
met002_begin:                                  ; DATA XREF: met002_slot000i
  .line 21
    new java/lang/StringBuilder
    dup
    ldc "no name"
    invokespecial java/lang/StringBuilder.<init>(Ljava/lang/String;)V
    astore_1 ; met002_slot001
  .line 22

met002_10:                                     ; DATA XREF: met002_slot001i
    aload_1 ; met002_slot001
    ldc "I have Added a name"
    invokevirtual java/lang/StringBuilder.append(Ljava/lang/String;)Ljava/lan\
g/StringBuilder;
    pop
  .line 23
    aload_1 ; met002_slot001
    ldc "We May need few more names"
    invokevirtual java/lang/StringBuilder.append(Ljava/lang/String;)Ljava/lan\
g/StringBuilder;
    pop
  .line 24
    aload_1 ; met002_slot001
    aload_0 ; met002_slot000
    invokevirtual java/lang/StringBuilder.append(Ljava/lang/Object;)Ljava/lan\
g/StringBuilder;
    pop
  .line 25
    aload_1 ; met002_slot001
    aload_1 ; met002_slot001
    invokevirtual java/lang/StringBuilder.toString()Ljava/lang/String;
    invokevirtual java/lang/StringBuilder.append(Ljava/lang/String;)Ljava/lan\
g/StringBuilder;
    pop
  .line 28
    return
met002_end:                                    ; DATA XREF: met002_slot000i ...


;met002_slot000                                ; DATA XREF: Sb+25r
    .var 0 is this LAppc; from met002_begin to met002_end
;met002_slot001                                ; DATA XREF: Sb+9w ...
    .var 1 is sbb Ljava/lang/StringBuilder; from met002_10 to met002_end
  .end method
;96-49=48
; ---------------------------------------------------------------------------

从上面的两个代码中可以看出Michael是正确的，在每种情况下仅创建一个SB对象。

从Java 1.5开始，使用“ +”和StringBuilder.append（）进行简单的一行连接即可生成完全相同的字节码。

因此，出于代码可读性考虑，请使用“ +”。

2个例外：

• 多线程环境：StringBuffer
• 循环中的串联：StringBuilder / StringBuffer

使用最新版本的Java（1.8），disassembly（javap -c）显示了编译器引入的优化。+以及sb.append()将产生非常相似的代码。但是，如果我们使用的话，检查行为是值得的+在for循环。

在for循环中使用+添加字符串

Java：

public String myCatPlus(String[] vals) {
    String result = "";
    for (String val : vals) {
        result = result + val;
    }
    return result;
}

ByteCode :( for循环摘录）

12: iload         5
14: iload         4
16: if_icmpge     51
19: aload_3
20: iload         5
22: aaload
23: astore        6
25: new           #3                  // class java/lang/StringBuilder
28: dup
29: invokespecial #4                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
32: aload_2
33: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
36: aload         6
38: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
41: invokevirtual #6                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
44: astore_2
45: iinc          5, 1
48: goto          12

使用stringbuilder.append添加字符串

Java：

public String myCatSb(String[] vals) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for(String val : vals) {
        sb.append(val);
    }
    return sb.toString();
}

ByteCdoe :( for循环摘录）

17: iload         5
19: iload         4
21: if_icmpge     43
24: aload_3
25: iload         5
27: aaload
28: astore        6
30: aload_2
31: aload         6
33: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
36: pop
37: iinc          5, 1
40: goto          17
43: aload_2

虽然有一些明显的不同。在第一种情况下，+使用时，StringBuilder将为每个for循环迭代创建new ，并通过toString()调用（29到41）存储生成的结果。因此，您将生成+在for循环使用operator时实际上不需要的中间字符串。

在Java 9中，版本1应该更快，因为它可以转换为invokedynamic调用。可以在JEP-280中找到更多详细信息：

这个想法是用对java.lang.invoke.StringConcatFactory的简单invokedynamic调用来替换整个StringBuilder追加操作，该调用将接受需要连接的值。

出于性能原因，不建议使用+=（String串联）。原因是：Java String是不可变的，每次执行新的串联操作时String都会创建一个新的字符串（新字符串的指纹与String池中已有的旧指纹的指纹不同））。创建新的字符串给GC带来压力，并减慢了程序的速度：对象创建非常昂贵。

下面的代码应该使它同时更加实用和清晰。

public static void main(String[] args) 
{
    // warming up
    for(int i = 0; i < 100; i++)
        RandomStringUtils.randomAlphanumeric(1024);
    final StringBuilder appender = new StringBuilder();
    for(int i = 0; i < 100; i++)
        appender.append(RandomStringUtils.randomAlphanumeric(i));

    // testing
    for(int i = 1; i <= 10000; i*=10)
        test(i);
}

public static void test(final int howMany) 
{
    List<String> samples = new ArrayList<>(howMany);
    for(int i = 0; i < howMany; i++)
        samples.add(RandomStringUtils.randomAlphabetic(128));

    final StringBuilder builder = new StringBuilder();
    long start = System.nanoTime();
    for(String sample: samples)
        builder.append(sample);
    builder.toString();
    long elapsed = System.nanoTime() - start;
    System.out.printf("builder - %d - elapsed: %dus\n", howMany, elapsed / 1000);

    String accumulator = "";
    start = System.nanoTime();
    for(String sample: samples)
        accumulator += sample;
    elapsed = System.nanoTime() - start;
    System.out.printf("concatenation - %d - elapsed: %dus\n", howMany, elapsed / (int) 1e3);

    start = System.nanoTime();
    String newOne = null;
    for(String sample: samples)
        newOne = new String(sample);
    elapsed = System.nanoTime() - start;
    System.out.printf("creation - %d - elapsed: %dus\n\n", howMany, elapsed / 1000);
}

运行结果报告如下。

builder - 1 - elapsed: 132us
concatenation - 1 - elapsed: 4us
creation - 1 - elapsed: 5us

builder - 10 - elapsed: 9us
concatenation - 10 - elapsed: 26us
creation - 10 - elapsed: 5us

builder - 100 - elapsed: 77us
concatenation - 100 - elapsed: 1669us
creation - 100 - elapsed: 43us

builder - 1000 - elapsed: 511us
concatenation - 1000 - elapsed: 111504us
creation - 1000 - elapsed: 282us

builder - 10000 - elapsed: 3364us 
concatenation - 10000 - elapsed: 5709793us
creation - 10000 - elapsed: 972us

不考虑1个串联的结果（JIT尚未完成其工作），即使对于10个串联，其性能损失也很重要。对于成千上万个串联，差异是巨大的。

从这个非常快速的实验中吸取的教训（可以轻松地用上面的代码重现）：+=即使在需要几个连接的非常基本的情况下，也不要使用来将字符串连接在一起（如上所述，创建新的字符串无论如何都是昂贵的，并且给字符串带来了压力。 GC）。

请参阅以下示例：

static final int MAX_ITERATIONS = 50000;
static final int CALC_AVG_EVERY = 10000;

public static void main(String[] args) {
    printBytecodeVersion();
    printJavaVersion();
    case1();//str.concat
    case2();//+=
    case3();//StringBuilder
}

static void case1() {
    System.out.println("[str1.concat(str2)]");
    List<Long> savedTimes = new ArrayList();
    long startTimeAll = System.currentTimeMillis();
    String str = "";
    for (int i = 0; i < MAX_ITERATIONS; i++) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        str = str.concat(UUID.randomUUID() + "---");
        saveTime(savedTimes, startTime);
    }
    System.out.println("Created string of length:" + str.length() + " in " + (System.currentTimeMillis() - startTimeAll) + " ms");
}

static void case2() {
    System.out.println("[str1+=str2]");
    List<Long> savedTimes = new ArrayList();
    long startTimeAll = System.currentTimeMillis();
    String str = "";
    for (int i = 0; i < MAX_ITERATIONS; i++) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        str += UUID.randomUUID() + "---";
        saveTime(savedTimes, startTime);
    }
    System.out.println("Created string of length:" + str.length() + " in " + (System.currentTimeMillis() - startTimeAll) + " ms");
}

static void case3() {
    System.out.println("[str1.append(str2)]");
    List<Long> savedTimes = new ArrayList();
    long startTimeAll = System.currentTimeMillis();
    StringBuilder str = new StringBuilder("");
    for (int i = 0; i < MAX_ITERATIONS; i++) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        str.append(UUID.randomUUID() + "---");
        saveTime(savedTimes, startTime);
    }
    System.out.println("Created string of length:" + str.length() + " in " + (System.currentTimeMillis() - startTimeAll) + " ms");

}

static void saveTime(List<Long> executionTimes, long startTime) {
    executionTimes.add(System.currentTimeMillis() - startTime);
    if (executionTimes.size() % CALC_AVG_EVERY == 0) {
        out.println("average time for " + executionTimes.size() + " concatenations: "
                + NumberFormat.getInstance().format(executionTimes.stream().mapToLong(Long::longValue).average().orElseGet(() -> 0))
                + " ms avg");
        executionTimes.clear();
    }
}

输出：

java字节码版本：8
java.version：1.8.0_144
[str1.concat（str2）]
10000个串联的平均时间：0.096 ms
10000个串联的平均时间：0.185 ms平均
10000个串联的平均时间：0.327 ms平均10000个串联的
平均时间10000个连接：10000个连接的
平均时间为0.501 ms 平均时间
创建的字符串长度：1950000 in 17745 ms
[str1 + = str2]
10000个连接的平均时间：0.21 ms平均
10000个连接的平均时间：0.652 ms
平均时间10000个串联： 平均1.129毫秒10000个串联的平均时间：2.302毫秒平均
平均平均时间：1.727毫秒平均

创建的长度为1950000的字符串在60279 ms中
[str1.append（str2）]
10000个串联的
平均时间：0.002 ms
10000个串联的平均时间：0.002 ms 10000个串联的平均时间：0.002 ms
10000个串联的平均时间： 0.002毫秒AVG
平均时间10000个级联：0.002毫秒AVG
创建长度的字符串：1950000在100毫秒

随着字符串长度的增加，连接时间也会增加。
那是StringBuilder绝对需要的地方。
如您所见，串联：UUID.randomUUID()+"---"并没有真正影响时间。

PS：我不认为何时在Java中使用StringBuilder确实是重复的。
这个问题讨论的是toString()，大多数时候哪个时间不执行大型字符串的连接。

2019更新

由于java8时间，事情已经改变了一点。看来now（java13）的串联时间+=实际上与相同str.concat()。但是，StringBuilder串联时间仍然是恒定的。（上面的原始帖子经过了稍微的编辑，以添加更多详细的输出）

java字节码版本：13
java.version：13.0.1
[str1.concat（str2）]
10000个连接的平均时间：0.047 ms
10000个连接的平均时间：0.1 ms avg
10000个连接的平均时间：0.17 ms avg的
平均时间10000个连接：10000个连接的
平均时间为0.255 ms 平均时间
创建的字符串长度：1950000 in 9147 ms
[str1 + = str2]
10000个连接的平均时间：0.037 ms平均
10000个连接的平均时间：0.097 ms
平均时间10000次串联： 平均0.249毫秒10000次串联的平均时间：0.326毫秒平均
平均平均时间：0.298毫秒平均

创建的字符串长度：1950000 in 10191 ms
[str1.append（str2）]
10000个串联的
平均时间：0.001 ms
10000个串联的平均时间：0.001 ms 10000个串联的平均时间：0.001 ms
10000个串联的平均时间： 0.001毫秒AVG
平均时间10000个级联：0.001毫秒AVG
创建长度的字符串：1950000在43毫秒

值得注意的是，bytecode:8/java.version:13与之相比，组合具有良好的性能优势bytecode:8/java.version:8

Apache Commons-Lang具有一个ToStringBuilder类，该类非常易于使用。在处理附加逻辑以及格式化toString的外观方面，它都做得很好。

public void toString() {
     ToStringBuilder tsb =  new ToStringBuilder(this);
     tsb.append("a", a);
     tsb.append("b", b)
     return tsb.toString();
}

将返回类似的输出com.blah.YourClass@abc1321f[a=whatever, b=foo]。

或者使用链接更简洁的形式：

public void toString() {
     return new ToStringBuilder(this).append("a", a).append("b", b").toString();
}

或者，如果您想使用反射来包含类的每个字段，请执行以下操作：

public String toString() {
    return ToStringBuilder.reflectionToString(this);
}

您还可以根据需要自定义ToString的样式。

使toString方法尽可能地可读！

在我的书中，唯一的例外是您是否可以证明，我认为它消耗显著资源:)（是的，这个手段剖析）

还请注意，与早期Java版本中使用的手写“ StringBuffer”方法相比，Java 5编译器生成的代码速度更快。如果您使用“ +”，则此功能和将来的增强功能是免费提供的。

对于当前的编译器是否仍然需要使用StringBuilder，似乎存在一些争论。所以我想我会给我2美分的经验。

我有一个1 JDBC万条记录的结果集（是的，我需要全部一批。）使用+运算符在上需要大约5分钟Java 1.8。stringBuilder.append("")同一查询的使用时间不到一秒钟。

因此差异很大。循环StringBuilder内要快得多。

在性能上使用'+'进行字符串连接比较昂贵，因为它必须制作一个全新的String副本，因为String在Java中是不可变的。如果连接非常频繁，例如在循环内，则此功能起特殊作用。以下是我尝试执行此操作时IDEA的建议：

通用规则：

• 在单个字符串分配中，可以使用String串联。
• 如果要循环构建大量字符数据，请使用StringBuffer。
• 在String上使用+ =总是比使用StringBuffer效率低，因此它应该发出警告-但在某些情况下，与可读性问题相比，所获得的优化将是微不足道的，因此请使用常识。

这是有关该主题的一个不错的Jon Skeet博客。

我可以指出，如果要遍历一个集合并使用StringBuilder，则可能要查看Apache Commons Lang和 StringUtils.join（）（以不同的方式）？

无论性能如何，它都省去了创建StringBuilders和for循环的麻烦，这似乎是百万分之一次。

这是我在Java8中检查的内容

• 使用字符串串联

• 使用StringBuilder

  long time1 = System.currentTimeMillis();
  usingStringConcatenation(100000);
  System.out.println("usingStringConcatenation " + (System.currentTimeMillis() - time1) + " ms");
  
  time1 = System.currentTimeMillis();
  usingStringBuilder(100000);
  System.out.println("usingStringBuilder " + (System.currentTimeMillis() - time1) + " ms");
  
  
  private static void usingStringBuilder(int n)
  {
      StringBuilder str = new StringBuilder();
      for(int i=0;i<n;i++)
          str.append("myBigString");    
  }
  
  private static void usingStringConcatenation(int n)
  {
      String str = "";
      for(int i=0;i<n;i++)
          str+="myBigString";
  }

如果要对大量字符串使用字符串连接，那真是一场噩梦。

usingStringConcatenation 29321 ms
usingStringBuilder 2 ms

我认为我们应该使用StringBuilder追加方法。原因是：

1. String串联每次都会创建一个新的字符串对象（因为String是不可变的对象），因此它将创建3个对象。

2. 使用String builder，将只创建一个对象[StringBuilder是可变的]，并将其他字符串附加到该对象。

对于像这样的简单字符串，我更喜欢使用

"string".concat("string").concat("string");

按顺序，我会说构造字符串的首选方法是使用StringBuilder，String＃concat（），然后使用重载+运算符。当处理大型字符串时，如使用+运算符会大大降低性能（随着String大小的增加呈指数下降），StringBuilder会显着提高性能。使用.concat（）的一个问题是它可能引发NullPointerExceptions。