幾種toString的性能對比

簡介

誰在乎toString的性能？沒有人！

除非你批量處理大量數(shù)據(jù)，追求算法高性能，否則將使用toString進行大量日常類型轉換。然后，你會研究為什么它很慢，認識到toString()主要是使用內(nèi)部實現(xiàn)的并且可以優(yōu)化。

首先，讓我們看一下Javadoc的描述 Object.toString 應該做什么：“ 返回對象的字符串表示形式。通常，該 toString方法返回一個“以文本形式表示”此對象的字符串。結果應該是簡潔易懂的表示形式，便于人們閱讀。建議所有子類都重寫此方法。“。IDE（idea、eclipse）往往會為我們生成equals 、 hashcode 、 toString方法的重寫……我們通常會這樣。此外，IDE為我們提供了幾種選擇來生成toString：String級聯(lián)（使用+符號），StringBuffer，StringBuilder，ToStringBuilder，ReflectionToStringBuilder，Guava或Objects.toString ...

在這些實現(xiàn)方案中，你會選擇哪一個？

如果你想知道哪種實現(xiàn)更有效，我們可以通過JMH測試基準來看看效果。

對于此基準測試，我創(chuàng)建了類（使用繼承，集合等），并且使用了idea生成的所有不同的toString實現(xiàn)，以查看哪個性能更高。代碼盡量簡潔，無論使用哪種技術（見下文），為一些屬性或所有屬性（包括繼承，依賴關系和集合）生成toString都會對性能產(chǎn)生巨大影響。

+符號

讓我們從性能最高的方法開始：帶+符號的字符串連接。很多人告訴我們不要使用+號來生成字符串，這種寫法不友善，尤其在JVM7之前。但是，Java Compiler會 將+符號編譯為字符串生成器（大多數(shù)情況下），做了很多的優(yōu)化。所以，不要猶豫，使用它。但是它唯一的缺點是不處理null值，你需要自己做特殊處理。

在以下結果中是JMH的平均性能：

    public String toString() {
     return "MyObject{" +
     "att1='" + att1 + ''' +
     ", att2='" + att2 + ''' +
     ", att3='" + att3 + ''' +
     "} " + super.toString();
    }
     
    // Average performance with JMH (ops/s)
    // (min, avg, max) = (140772,314, 142075,167, 143844,717)

Objects.toString

Java SE 7帶來了Objects類以及一些靜態(tài)方法。Objects.toString的優(yōu)點是它處理null值，如果為null，甚至可以設置默認值。性能比之前的代碼略低，但是會處理null：

    public String toString() {
     return "MyObject{" +
     "att1='" + Objects.toString(att1) + ''' +
     ", att2='" + Objects.toString(att2) + ''' +
     ", att3='" + Objects.toString(att3) + ''' +
     "} " + super.toString();
    }
     
    // Average performance with JMH (ops/s)
    // (min, avg, max) = (138790,233, 140791,365, 142031,847)

StringBuilder

另一種實現(xiàn)方案是使用StringBuilder。在這里，很難分辨出哪種技術表現(xiàn)更好。后三種技術在性能方面非常相似。

    public String toString() {
     final StringBuilder sb = new StringBuilder("MyObject{");
     sb.append("att1='").append(att1).append(''');
     sb.append(", att2='").append(att2).append(''');
     sb.append(", att3='").append(att3).append(''');
     sb.append(super.toString());
     return sb.toString();
    }
    
    // Average performance with JMH (ops/s)
    // (min, avg, max) = (96073,645, 141463,438, 146205,910)

Guava

Guava幾乎沒有幫助器類：其中之一可以幫助您生成toString。它的性能不如純JDK API，但guava可以為你提供一些額外的服務

    public String toString() {
     return Objects.toStringHelper(this)
     .add("att1", att1)
     .add("att2", att2)
     .add("att3", att3)
     .add("super", super.toString()).toString();
    }
     
    // Average performance with JMH (ops/s)
    // (min, avg, max) = (97049,043, 110111,808, 114878,137)

Commons Lang3

Commons Lang3有幾種生成toString的技術：從生成器到內(nèi)部檢查器。如你所看的結果，內(nèi)部更易于使用，代碼行更少，但會對性能造成嚴重影響：

    public String toString() {
     return new ToStringBuilder(this)
     .append("att1", att1)
     .append("att2", att2)
     .append("att3", att3)
     .append("super", super.toString()).toString();
    }
     
    // Average performance with JMH (ops/s)
    // (min, avg, max) = ( 73510,509, 75165,552, 76406,370)

    public String toString() {
     return ToStringBuilder.reflectionToString(this, ToStringStyle.SHORT_PREFIX_STYLE);
    }
     
    // Average performance with JMH (ops/s)
    // (min, avg, max) = (31803,224, 34930,630, 35581,488)

    public String toString() {
     return ReflectionToStringBuilder.toString(this);
    }
     
    // Average performance with JMH (ops/s)
    // (min, avg, max) = (14172,485, 23204,479, 30754,901)

結論

如今，隨著JVM的優(yōu)化， 我們可以安全地使用+符號來連接字符串（并使用Objects.toString來處理空值）。 使用JDK內(nèi)置的實用程序類 Objects，無需外部框架即可處理空值。因此，開箱即用的JDK具有比本文介紹的任何其他技術更好的性能（如果你有其他框架/技術，請留言給我，我會嘗試一下，歡迎交流）。

總結一下，這是一張表，其中包含JMH的平均表現(xiàn) （從表現(xiàn)最好的到表現(xiàn)欠佳的）：

202209222331368601.png

JMH結果

同樣，如果你經(jīng)常調用toString方法，那么所有這些都很重要。如果沒有，性能并不是真正的問題，用那個都可以，怎么方便怎么來。

拓展

針對+號拼接

    package tostring;
    
    public class Main {
    
     public static void main(String[] args) {
     int n = 1000, iterations = 10000;
     long len, t0, t1;
     
     // string builder: < 1 second
     len = 0;
     t0 = System.currentTimeMillis();
     for (int j = 0; j < iterations; j++) {
     StringBuilder builder = new StringBuilder();
     for (int i = 0; i < n; i++) {
     builder.append(i);
     }
     len += builder.toString().length();
     }
     t1 = System.currentTimeMillis();
     System.out.println(len + " " + (t1 - t0));
    
     // string concatenation: 10 seconds
     len = 0;
     t0 = System.currentTimeMillis();
     for (int j = 0; j < iterations; j++) {
     String res = "";
     for (int i = 0; i < n; i++) {
     res += i;
     }
     len += res.length();
     }
     t1 = System.currentTimeMillis();
     System.out.println(len + " " + (t1 - t0));
     }
    
    }

請注意字符串連接，因為JVM不夠聰明，無法優(yōu)化復雜的流。一個簡單的循環(huán)會使性能受到很大的影響，這也就是為什么JDK強調“簡潔”非常重要。你應該避免循環(huán)使用toString方法。

+的String concat與String builder有可能有同樣的性能

奇怪的是，帶有+的String concat與String builder花費幾乎相同的時間

這個其中的原因就是編譯器做了一些優(yōu)化產(chǎn)生的，編譯時，javac用StringBuilder替換串聯(lián)。

審核編輯：湯梓紅