为什么“.concat(String)”比“+”快这么多？ [复制]

Question

我编写的一些代码比较了将字符串与"string" + "string" 连接所需的时间：

for(int i = 0; i < 100000000L; i++)
{
    String str2 = str + str;
}

致"string".concat("string"):

for(int i = 0; i < 100000000L; i++)
{
    String str2 = str.concat(str);
}

在哪里str == "string"。

我得到的输出始终与此类似，尽管平均差异通常接近 61 纳秒：

String str2 = str + str: 118.57349468 纳秒

String str2 = str.concat(str): 52.36809985 纳秒

.concat 比 + 快 66.20539483 纳秒

这表明即使使用循环和分配给新字符串，.concat 也比 + 快两倍以上。当我使用更长的字符串 (str == "this is a really really very long string that is very long") 时，它会快大约三倍。这特别奇怪，因为如果.concat更快，他们不应该让+编译成.concat吗？

我的主要问题是：为什么.concat 更快？

完整代码，如果您想运行它并进行试验：

public class TimeCompare
{
    public static void main(String[] args)
    {
        final long times = 100000000L;

        String str = "String";

        long start1 = System.nanoTime();

        for(int i = 0; i < times; i++)
        {
            String str2 = str + str;
        }

        long end1 = System.nanoTime();
        long time1 = end1 - start1;

        System.out.println((double)(time1) / times);
        System.out.println();

        long start2 = System.nanoTime();

        for(int i = 0; i < times; i++)
        {
            String str2 = str.concat(str);
        }

        long end2 = System.nanoTime();
        long time2 = end2 - start2;

        System.out.println((double)(time2) / times);
        System.out.println();

        System.out.println(".concat is faster than \"+\" by " + ((double)(time1 - time2) / times) + " nanoseconds");
    }
}

Answer 1

编辑：回顾这个答案，我现在意识到它是多么不科学和投机。虽然不一定是错的，但我不再相信它的正确性。

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这里是concat的源代码：

public String concat(String str) {
    int otherLen = str.length();
    if (otherLen == 0) {
        return this;
    }
    int len = value.length;
    char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
    str.getChars(buf, len);
    return new String(buf, true);
}

"string" + "string" 编译为new StringBuilder().append("string").append("string").toString()。¹append 的源代码使用它的超类'AbstractStringBuilder，方法：

public AbstractStringBuilder append(String str) {
    if (str == null) str = "null";
    int len = str.length();
    ensureCapacityInternal(count + len);
    str.getChars(0, len, value, count);
    count += len;
    return this;
}

用方法的源代码替换方法调用后：

/////////////////concat

int otherLen = str.length();
if (otherLen == 0) {
    return this;
}

int len = value.length;

char buf[] = ((Object)value.getClass() == (Object)Object[].class)
    ? (T[]) new Object[len + otherLen]
    : (T[]) Array.newInstance(value.getClass().getComponentType(), len + otherLen);

System.arraycopy(value, 0, buf, 0, Math.min(value.length, len + otherLen));

System.arraycopy(str.value, 0, buf, len, str.value.length);

return new String(buf, true);

///////////////append

if (str == null) str = "null";
int len = str.length();

if (value.length + len - value.length > 0)
{
    int newCapacity = value.length * 2 + 2;
    if (newCapacity - value.length + len < 0)
        newCapacity = value.length + len;
    if (newCapacity < 0) {
        if (value.length + len < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
    }

    value = ((Object)value.getClass() == (Object)Object[].class)
        ? (T[]) new Object[newCapacity]
        : (T[]) Array.newInstance(value.getClass().getComponentType(), newCapacity);

    System.arraycopy(value, 0, value, 0, (value.length <= newCapacity) ? value.length : newCapacity;
}

if (0 < 0) {
    throw new StringIndexOutOfBoundsException(0);
}
if (len > str.value.length) {
    throw new StringIndexOutOfBoundsException(len);
}
if (0 > len) {
    throw new StringIndexOutOfBoundsException(len - 0);
}
System.arraycopy(str.value, 0, value, value.length, len - 0);

count += len;
return this;

删除永远不会使用给定字符串执行的代码，并删除它们之间相同的代码后：

//////////////concat

int len = value.length;
len + otherLen
System.arraycopy(value, 0, buf, 0, Math.min(value.length, len + otherLen));
System.arraycopy(str.value, 0, buf, len, str.value.length);
this.value = value;

/////////////////append

if(value.length + len - value.length > 0)
int newCapacity = value.length * 2 + 2;
if(newCapacity - value.length + len < 0)
if(newCapacity < 0)
System.arraycopy(value, 0, value, 0, (value.length <= newCapacity) ? value.length : newCapacity);
if(0 < 0)
if(len > str.value.length)
if(0 > len)
System.arraycopy(str.value, 0, value, value.length, len - 0);
count += len;

计算所有操作并删除co​​ncat和append之间相同的操作后：

concat
--------
int assignment: 0
int +/-: 0
int comparison: 0
char[] assignment: 1
arraycopy: 0
int *: 0


append
--------
int assignment: 1
int +/-: 5
int comparison: 6
char[] assignment: 0
arraycopy: 0
int *: 1

您可以看到 one concat 在几乎所有情况下都会比 one append 快，并且+ 编译为 two append 和toString。

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1：A: String concatenation: concat() vs + operator