循环中字符串拼接的性能优化

题目

循环中字符串拼接的性能优化

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

字符串拼接性能,StringBuilder使用,循环优化

快速回答

在循环中使用+拼接字符串会导致性能问题，因为每次操作都会创建新的String对象。优化方案：

• 使用StringBuilder替代+操作符
• 预估容量初始化StringBuilder（可选）
• 避免在循环内重复创建StringBuilder

原理说明

Java字符串是不可变对象。在循环中使用+拼接字符串时：

• 每次拼接都会创建新的String对象
• 产生大量临时对象导致内存开销
• 频繁GC影响性能（时间复杂度O(n²)）

StringBuilder使用可变字符数组，避免中间对象创建，时间复杂度为O(n)。

代码示例

// 错误做法（性能差）
String result = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    result += i;  // 每次循环创建新String对象
}

// 正确做法（性能优）
StringBuilder sb = new StringBuilder();  // 单次创建
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    sb.append(i);  // 修改内部字符数组
}
String result = sb.toString();

最佳实践

• 始终在循环中使用StringBuilder：适用于多线程环境则用StringBuffer
• 预估容量：new StringBuilder(预估长度)减少数组扩容次数
• 链式调用：sb.append("a").append("b")更高效

常见错误

• 在循环内重复创建StringBuilder：for(...) { StringBuilder sb = new StringBuilder(); }
• 误用+拼接非循环场景：单行拼接如String s = "a" + b;会被编译器优化为StringBuilder
• 多线程场景未使用StringBuffer

扩展知识

• JDK优化：Java 9+使用invokedynamic优化字符串拼接，但循环场景仍需StringBuilder
• 容量管理：StringBuilder默认容量16，扩容代价高（新建数组+数据拷贝）
• 性能对比：万次循环拼接测试中，StringBuilder比+快100倍以上