StringBuilder vs 字符串拼接在 toString() 中：底层工作原理

StringBuilder vs 字符串拼接在 toString() 中：底层工作原理

您是否曾想过，为什么在 Stack Overflow 上关于如何在 Java 中正确编写 toString() 的争论至今仍在继续？一些开发者坚信 StringBuilder 是唯一正确的途径。另一些人则轻松地使用普通的加号拼接，毫不担心。谁才是对的？

让我们深入 Java 编译器和 JIT（即时）优化器的底层。您将了解到，当您编写 str1 + str2 时实际发生了什么，以及为什么在 2024 年这个问题的答案可能会让您感到惊讶。

为什么这个话题如此热门？

“StringBuilder vs String concatenation in toString()”这个问题在 Stack Overflow 上获得了数千次浏览，这并非偶然。每个 Java 开发者都至少编写过一次 toString() 方法。并且每个人都面临过选择：是通过加号优雅地编写，还是通过 StringBuilder“正确”地编写。

关于 Java 字符串拼接 总是很慢的误解已经存在了 20 多年。在 Java 1.4 和 Java 5 时代，这确实是事实。但编译器并没有停滞不前。

Java 规范怎么说？

根据 Java 语言规范（JLS §15.18.1），字符串的 + 运算符是语法糖。编译器必须将字符串拼接转换为高效的代码。从 Java 5（J2SE 5.0）开始，javac 编译器会自动将拼接替换为使用 StringBuilder。

让我们在实践中验证这一点。

代码示例：简单的 toString()

我们来看一个经典示例——Person 类的 toString() 方法：

public class Person {\n    private String name;\n    private int age;\n    private String email;\n\n    @Override\n    public String toString() {\n        return "Person{" +\n                "name='" + name + '\\'' +\n                ", age=" + age +\n                ", email='" + email + '\\'' +\n                '}';\n    }\n}\n

看起来简洁且可读。但在字节码中是什么样子呢？

深入字节码

编译这个类，并使用 javap -c Person.class 查看字节码：

public java.lang.String toString();\n    Code:\n       0: new           #7    // class java/lang/StringBuilder\n       3: dup\n       4: invokespecial #8    // Method StringBuilder."<init>":()V\n       7: ldc           #9    // String "Person{name='"\n       9: invokevirtual #10   // StringBuilder.append(String)\n      12: aload_0\n      13: getfield      #3    // Field name:Ljava/lang/String;\n      16: invokevirtual #10   // StringBuilder.append(String)\n      19: ldc           #11   // String "', age="\n      21: invokevirtual #10   // StringBuilder.append(String)\n      24: aload_0\n      25: getfield      #4    // Field age:I\n      28: invokevirtual #12   // StringBuilder.append(int)\n      31: ldc           #13   // String ", email='"\n      33: invokevirtual #10   // StringBuilder.append(String)\n      36: aload_0\n      37: getfield      #5    // Field email:Ljava/lang/String;\n      40: invokevirtual #10   // StringBuilder.append(String)\n      43: ldc           #14   // String "'}"\n      45: invokevirtual #10   // StringBuilder.append(String)\n      48: invokevirtual #15   // StringBuilder.toString():String\n      51: areturn\n

看到了吗？编译器自己创建了 StringBuilder！ 它创建了一个新的 StringBuilder 对象，为字符串的每个部分调用 append()，然后调用 toString()。这与您手动编写的代码相同，但源代码更具可读性。

那么显式使用 StringBuilder 呢？

现在，我们编写一个显式使用 StringBuilder 的版本：

@Override\npublic String toString() {\n    Strin