在Java中使用StringBuilder时仍然创建String时，String builder如何创建可变对象？

Question

由于大量字符串，我们在应用程序中面临非常糟糕的性能损失：创建用于记录应用程序状态。 我们计划至少为记录器迁移到字符串生成器。 我的一个困惑是：

因为字符串生成器是这样调用的：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Very big String object....");

如果我是对的，“非常大的字符串对象......”仍然是一个构造函数，在内存中创建非常大的字符串对象（不可变），它保留在字符串池中。

那么在这种情况下使用 String builder 有什么用呢？因为它肯定会创建一个更多的对象，尽管会被垃圾回收。

但是使用 String 构造函数 (double qoutes) "Very big String object...." 创建的 String 仍在内存池中。

Answer 1

你说的不对。 "Very big String object...." 是编译时常量，而不是构造函数，代表它的String 对象将进入常量池以在每次需要时重复使用。将创建的对象是实际的构建器、它的支持字符数组以及添加日志信息后生成的String——所有这些都将随每个输出语句而变化。

如果您只使用固定的输出字符串，那么使用 StringBuilder 将没有意义，但构建器的重点在于变化的部分。

综上所述，如果日志记录是一个真正的性能问题，那么 String 创建不是真正的瓶颈（日志消息的实际 I/O 是），或者您正在构建日志消息，即使它们不会被输出（例如，对于DEBUG 级别的日志语句）。在后一种情况下，如果记录器被禁用，您应该完全避免构建它们；现代日志框架（如 slf4j）会自动执行此操作（如果 DEBUG 日志关闭，slf4j 中的log.debug() 会立即退出）。

Answer 2

StringBuilder 提高了多次添加的内存消耗和性能。让我们分析下一个示例（假设 javac 没有优化任何 String 连接）：

String s = "a" + "b" + "c" + "d" + ... + "z"; 
StringBuilder sb = new StringBuilder("a").append("b").append("c")....append("z");

如果String与+串联，java将从左到右添加字符串，每次创建一个新字符串："ab"，然后"abc"，然后"abcd"，因此有25个新字符串，以及每次它都会完全复制以前的结果。而StringBuilder 将简单地将每个字符串添加到其自己的char[] 数组中，而不会创建任何冗余对象。

现在让n 是字符串的数量，l - 每个字符串的长度。在这种情况下，mth + 的复杂度将是 O(l*m)，因为每次都会复制整个先前的字符串连接。因此，我们可以得出结论，对于String 情况，汇总时间（和内存（！））复杂度将为O(l*n*n)。而在StringBuilder 的情况下，它将是O(l*n)。

还有关于日志记录 - 小的性能比较：

@Benchmark
public void stringConcatenation(Blackhole bh) {
    // By using all these string we should prevent string builder optimizations.
    String a = "start ";
    String b = a + "first";
    String c = b + " inside ";
    String d = c + "second";
    String e = d + ", ";
    String f = e + 1024;
    bh.consume(a);
    bh.consume(b);
    bh.consume(c);
    bh.consume(d);
    bh.consume(e);
    bh.consume(f);
}

@Benchmark
public void stringBuilder(Blackhole bh) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder("start ")
            .append("first")
            .append(" inside ")
            .append("second")
            .append(", ")
            .append(1024);
    bh.consume(sb.toString());
}

@Benchmark
public void logback(Blackhole bh) {
    // Logback formatting
    bh.consume(MessageFormatter.arrayFormat("start {} inside {}, {}", new Object[]{"first", "second", 1024}).getMessage());
}

@Benchmark
public void log4j(Blackhole bh) {
    // Log4j formatting
    bh.consume(messageFactory.newMessage("start {} inside {}, {}", "first", "second", 1024));
}

结果：

Benchmark                          Mode  Cnt         Score         Error  Units
LogBenchmark.stringConcatenation  thrpt    5   9080147,269 ?  988134,269  ops/s
LogBenchmark.stringBuilder        thrpt    5  27136050,849 ? 2776464,863  ops/s
LogBenchmark.logback              thrpt    5   3579746,331 ?  346554,072  ops/s
LogBenchmark.log4j                thrpt    5   4992342,169 ?  335971,537  ops/s

因此，正如您所看到的，如果您实际记录大量日志，那么“改用日志框架格式化程序”可能不是更好的选择。

Answer 3

StringBuilder 类在您想通过连接值构建字符串时很有用，并且在代码的不同语句中添加新值：

StringBuilder sb = new StringBuilder("Counting from 0 to 9: ");
for(int i = 0 ; i < 10 ; i++) {
    sb.append(i).append(' ');
}
System.out.println(sb.toString());

之所以使用这个类，是因为在本例中，java 字符串连接运算符+ 会提供较差的性能。

在您的示例中，您不需要StringBuilder，因为您正在构造一个静态、不可变的字符串对象。