“+”操作符在Java内部是如何实现字符串连接的？
字符串是Java程序中最常用的一种数据结构之一。在Java中的String类已经重载的"+"。也就是说，字符串可以直接使用"+"进行连接，如下面代码所示：
String s = "abc" + "ddd";
但这样做真的好吗？当然，这个问题不能简单地回答yes or no。要根据具体情况来定。在Java中提供了一个StringBuilder类（这个类只在J2SE5及以上版本提供，以前的版本使用StringBuffer类），这个类也可以起到"+"的作用。那么我们应该用哪个呢？
下面让我们先看看如下的代码：
package string;
public class TestSimplePlus
? {
public static void main(String[] args)
????? {
????????? String s = "abc";
????????? String ss = "ok" + s + "xyz" + 5;
????????? System.out.println(ss);
????? }
? }
上面的代码将会输出正确的结果。从表面上看，对字符串和整型使用"+"号并没有什么区别，但事实真的如此吗？下面让我们来看看这段代码的本质。
我们首先使用反编译工具（如jdk带的javap、或jad）将TestSimplePlus反编译成Java Byte Code，其中的奥秘就一目了然了。在本文将使用jad来反编译，命令如下：
jad -o -a -s d.java TestSimplePlus.class
反编译后的代码如下：
package string;
import java.io.PrintStream;
public class TestSimplePlus
{
public TestSimplePlus()
??? {
//??? 0??? 0:aload_0?????????
//??? 1??? 1:invokespecial?? #8?? <Method void Object()>
//??? 2??? 4:return??????????
??? }
public static void main(String args[])
??? {
????? String s = "abc";
//??? 0??? 0:ldc1??????????? #16? <String "abc">
//??? 1??? 2:astore_1????????
????? String ss = (new StringBuilder("ok")).append(s).append("xyz").append(5).toString();
//??? 2??? 3:new???????????? #18? <Class StringBuilder>
//??? 3??? 6:dup?????????????
//??? 4??? 7:ldc1??????????? #20? <String "ok">
//??? 5??? 9:invokespecial?? #22? <Method void StringBuilder(String)>
//??? 6?? 12:aload_1?????????
//??? 7?? 13:invokevirtual?? #25? <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
//??? 8?? 16:ldc1??????????? #29? <String "xyz">
//??? 9?? 18:invokevirtual?? #25? <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
//?? 10?? 21:iconst_5????????
//?? 11?? 22:invokevirtual?? #31? <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
//?? 12?? 25:invokevirtual?? #34? <Method String StringBuilder.toString()>
//?? 13?? 28:astore_2????????
????? System.out.println(ss);
//?? 14?? 29:getstatic?????? #38? <Field PrintStream System.out>
//?? 15?? 32:aload_2?????????
//?? 16?? 33:invokevirtual?? #44? <Method void PrintStream.println(String)>
//?? 17?? 36:return??????????
??? }
}
读者可能看到上面的Java字节码感到迷糊，不过大家不必担心。本文的目的并不是讲解Java Byte Code，因此，并不用了解具体的字节码的含义。
使用jad反编译的好处之一就是可以同时生成字节码和源代码。这样可以进行对照研究。从上面的代码很容易看出，虽然在源程序中使用了"+"，但在编译时仍然将"+"转换成StringBuilder。因此，我们可以得出结论，在Java中无论使用何种方式进行字符串连接，实际上都使用的是StringBuilder。
那么是不是可以根据这个结论推出使用"+"和StringBuilder的效果是一样的呢？这个要从两个方面的解释。如果从运行结果来解释，那么"+"和StringBuilder是完全等效的。但如果从运行效率和资源消耗方面看，那它们将存在很大的区别。
当然，如果连接字符串行表达式很简单（如上面的顺序结构），那么"+"和StringBuilder基本是一样的，但如果结构比较复杂，如使用循环来连接字符串，那么产生的Java Byte Code就会有很大的区别。先让我们看看如下的代码：
package string;
import java.util.*;
public class TestComplexPlus
? {
public static void main(String[] args)
????? {
????????? String s = "";
????????? Random rand = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++)
????????? {
????????????? s = s + rand.nextInt(1000) + " ";
????????? }
????????? System.out.println(s);
????? }
? }
??? 上面的代码返编译后的Java Byte Code如下：
package string;
import java.io.PrintStream;
import java.util.Random;
public class TestComplexPlus
{
public TestComplexPlus()
??? {
//??? 0??? 0:aload_0?????????
//??? 1??? 1:invokespecial?? #8?? <Method void Object()>
//??? 2??? 4:return??????????
??? }
public static void main(String args[])
??? {
??????? String s = "";
//??? 0??? 0:ldc1??????????? #16? <String "">
//??? 1??? 2:astore_1????????
??????? Random rand = new Random();
//??? 2??? 3:new???????????? #18? <Class Random>
//??? 3??? 6:dup?????????????
//??? 4??? 7:invokespecial?? #20? <Method void Random()>
//??? 5?? 10:astore_2????????
for(int i = 0; i < 10; i++)
//*?? 6?? 11:iconst_0????????
//*?? 7?? 12:istore_3????????
//*?? 8?? 13:goto??????????? 49
???????? s = (new StringBuilder(String.valueOf(s))).append(rand.nextInt(1000)).append(" ").toString();
//??? 9?? 16:new???????????? #21? <Class StringBuilder>
//?? 10?? 19:dup?????????????
//?? 11?? 20:aload_1?????????
//?? 12?? 21:invokestatic??? #23? <Method String String.valueOf(Object)>
//?? 13?? 24:invokespecial?? #29? <Method void StringBuilder(String)>
//?? 14?? 27:aload_2?????????
//?? 15?? 28:sipush????????? 1000
//?? 16?? 31:invokevirtual?? #32? <Method int Random.nextInt(int)>
//?? 17?? 34:invokevirtual?? #36? <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
//?? 18?? 37:ldc1??????????? #40? <String " ">
//?? 19?? 39:invokevirtual?? #42? <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
//?? 20?? 42:invokevirtual?? #45? <Method String StringBuilder.toString()>
//?? 21?? 45:astore_1????????
//?? 22?? 46:iinc??????????? 3? 1
//?? 23?? 49:iload_3?????????
//?? 24?? 50:bipush????????? 10
//?? 25?? 52:icmplt????????? 16
??????? System.out.println(s);
//?? 26?? 55:getstatic?????? #49? <Field PrintStream System.out>
//?? 27?? 58:aload_1?????????
//?? 28?? 59:invokevirtual?? #55? <Method void PrintStream.println(String)>
//?? 29?? 62:return??????????
??? }
}
??? 大家可以看到，虽然编译器将"+"转换成了StringBuilder，但创建StringBuilder对象的位置却在for语句内部。这就意味着每执行一次循环，就会创建一个StringBuilder对象（对于本例来说，是创建了10个StringBuilder对象），虽然Java有垃圾回收器，但这个回收器的工作时间是不定的。如果不断产生这样的垃圾，那么仍然会占用大量的资源。解决这个问题的方法就是在程序中直接使用StringBuilder来连接字符串，代码如下：
package string;
import java.util.*;
public class TestStringBuilder
{
public static void main(String[] args)
??? {
??????? String s = "";
??????? Random rand = new Random();
??????? StringBuilder result = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10; i++)
??????? {
??????????? result.append(rand.nextInt(1000));
??????????? result.append(" ");
??????? }
??????? System.out.println(result.toString());
??? }
}
上面代码反编译后的结果如下：
package string;
import java.io.PrintStream;
import java.util.Random;
public class TestStringBuilder
{
public TestStringBuilder()
??? {
//??? 0??? 0:aload_0?????????
//??? 1??? 1:invokespecial?? #8?? <Method void Object()>
//??? 2??? 4:return??????????
??? }
public static void main(String args[])
??? {
??????? String s = "";
//??? 0??? 0:ldc1??????????? #16? <String "">
//??? 1??? 2:astore_1????????
??????? Random rand = new Random();
//??? 2??? 3:new???????????? #18? <Class Random>
//??? 3??? 6:dup?????????????
//??? 4??? 7:invokespecial?? #20? <Method void Random()>
//??? 5?? 10:astore_2????????
??????? StringBuilder result = new StringBuilder();
//??? 6?? 11:new???????????? #21? <Class StringBuilder>
//??? 7?? 14:dup?????????????
//??? 8?? 15:invokespecial?? #23? <Method void StringBuilder()>
//??? 9?? 18:astore_3????????
for(int i = 0; i < 10; i++)
//*? 10?? 19:iconst_0????????
//*? 11?? 20:istore????????? 4
//*? 12?? 22:goto??????????? 47
??????? {
??????????? result.append(rand.nextInt(1000));
//?? 13?? 25:aload_3?????????
//?? 14?? 26:aload_2?????????
//?? 15?? 27:sipush????????? 1000
//?? 16?? 30:invokevirtual?? #24? <Method int Random.nextInt(int)>
//?? 17?? 33:invokevirtual?? #28? <Method StringBuilder StringBuilder.append(int)>
//?? 18?? 36:pop?????????????
??????????? result.append(" ");
//?? 19?? 37:aload_3?????????
//?? 20?? 38:ldc1??????????? #32? <String " ">
//?? 21?? 40:invokevirtual?? #34? <Method StringBuilder StringBuilder.append(String)>
//?? 22?? 43:pop?????????????
??????? }
//?? 23?? 44:iinc??????????? 4? 1
//?? 24?? 47:iload?????????? 4
//?? 25?? 49:bipush????????? 10
//?? 26?? 51:icmplt????????? 25
??????? System.out.println(result.toString());
//?? 27?? 54:getstatic?????? #37? <Field PrintStream System.out>
//?? 28?? 57:aload_3?????????
//?? 29?? 58:invokevirtual?? #43? <Method String StringBuilder.toString()>
//?? 30?? 61:invokevirtual?? #47? <Method void PrintStream.println(String)>
//?? 31?? 64:return??????????
??? }
}
从上面的反编译结果可以看出，创建StringBuilder的代码被放在了for语句外。虽然这样处理在源程序中看起来复杂，但却换来了更高的效率，同时消耗的资源也更少了。
在使用StringBuilder时要注意，尽量不要"+"和StringBuilder混着用，否则会创建更多的StringBuilder对象，如下面代码所：
for (int i = 0; i < 10; i++)
??? {
??????? result.append(rand.nextInt(1000));
??????? result.append(" ");
??? }
改成如下形式：
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
???? result.append(rand.nextInt(1000) + " ");
}
则反编译后的结果如下：
for(int i = 0; i < 10; i++)
//*? 10?? 19:iconst_0????????
//*? 11?? 20:istore????????? 4
//*? 12?? 22:goto??????????? 65
?? {
??? result.append((new StringBuilder(String.valueOf(rand.nextInt(1000)))).append(" ").toString());
//?? 13?? 25:aload_3?????????
//?? 14?? 26:new???????????? #21? <Class StringBuilder>
//?? 15?? 29:dup?????????????
从上面的代码可以看出，Java编译器将"+"编译成了StringBuilder，这样for语句每循环一次，又创建了一个StringBuilder对象。
如果将上面的代码在JDK1.4下编译，必须将StringBuilder改为StringBuffer，而JDK1.4将"+"转换为StringBuffer（因为JDK1.4并没有提供StringBuilder类）。StringBuffer和StringBuilder的功能基本一样，只是StringBuffer是线程安全的，而StringBuilder不是线程安全的。因此，StringBuilder的效率会更高。
————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
?
String中的+号，会被转换为StringBuffer的append()方法来操作的
————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————————
?
+，Java会自动根据它的参数判断应该使用那个含义两个对象+，会首先调用对象的toString()，然后使用字符串的+含义
