[翻譯] 拆穿 Java StringBuilder 的謠言

看板java作者PsMonkey (痞子軍團團長)時間11年前 (2013/04/01 20:12)推噓1(1推 0噓 9→)

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※ [本文轉錄自 Translate-CS 看板 #1HMNc6jg ] 作者: PsMonkey (痞子軍團團長) 看板: Translate-CS 標題: [翻譯] 拆穿 Java StringBuilder 的謠言時間: Mon Apr 1 20:11:45 2013 原文網址：http://skuro.tk/2013/03/11/java-stringbuilder-myth-now-with-content/ 譯文網址：http://blog.dontcareabout.us/2013/04/java-stringbuilder.html BBS 版以 markdown 語法撰寫喔對，這篇真的不是愚人節活動 ______________________________________________________________________ 謠言...... ========== > 用 + 號來連接兩個字串是萬惡的根源。 —— 不知名的 Java 開發人員 **註：**這裡討論用到的程式碼都可以在 [Github] 上找到。在大學的時候，我學到在 Java 中用 + 號來連接字串是一種致命的效能罪惡。最近在 [Backbase R&D] 有一個內部的 review，這個 recurring mantra 變成了謠言，因為當你使用 + 號來連接字串時，`javac` 會在底層使用 `StringBuilder`。我要證明這件事情，並驗證在不同環境下的真實性。 [Github]: https://github.com/skuro/stringbuilder [Backbase R&D]: http://www.backbase.com/ 測試...... ========== 倚賴 compiler 對連接字串這件事作最佳化，這意味著使用不同的 JDK 可能會得到完全不一樣的結果。就我平常的工作環境，我考慮這三個 JDK 供應商： * Oracle JDK * IBM JDK * ECJ（僅針對開發人員）此外，雖然我們官方支援 Java 5 跟 Java 6，不過我們也在研究讓產品可以支援到 Java 7， adding another three-folded level of indirection on top of the three vendors.（譯註：翻譯不能 Orz）為了<strike>懶惰</strike>簡單起見， `ecj` compile 出來的 bytecode 只會在 Oracle JDK 7 上頭執行。我準備了一個 [VirtualBox] VM 安裝上述所有的 JDK，然後我寫了一些 class 來代表三種不同的字串連接方式，每一個 method 會有三到四個連接字串的動作、取決於 test case。 [VirtualBox]: https://www.virtualbox.org/ 這些 test case 在每一回合會執行一千次、總共 100 回合。同一個 test 的所有回合都會在同一個 VM 上頭執行，在跑不同 test case 的時候重開 VM，這都是為了讓 Java 在執行期可以作任何可能的最佳化動作、而不會影響到其他 test case。所有 JVM 啟動時都用預設的設定。更細節的部份可以參考 benchmark runner [script]。 [script]: https://github.com/skuro/stringbuilder/blob/master/bench.sh 程式碼 ====== 所有 test case 以及 test suite 的完整程式碼都在 [Github] 上頭。下面這幾個不同的 test case 用來測量 + 號與直接使用 `StringBuilder` 連接字串的效能差異： // String concat with plus String result = "const1" + base; result = result + "const2"; ______________________________________________________________________ // String concat with a StringBuilder new StringBuilder() .append("const1") .append(base) .append("const2") .append(append) .toString(); } ______________________________________________________________________ // String concat with a StringBuilder new StringBuilder("const1") .append(base) .append("const2") .append(append) .toString(); } 大體上的想法是在常數字串前後都連接一個變數。最後兩個 case 都是用 `StringBuilder`，差異是後頭使用了傳入一個參數的 constructor，在 builder 初始化的時候就初始化結果的一部分。結果...... ========= 前提講的差不多了，下面這些產生出來的圖表，每一個點對應到單一個測試回合（對同一個測試執行 1000 次）。後頭會討這些結果以及一些有趣的細節。 ![plus](http://skuro.tk/img/post/catplus.png) ![StringBuffer()](http://skuro.tk/img/post/catsb.png) ![StringBuffer(String)](http://skuro.tk/img/post/catsb2.png) 討論...... ========== Oracle JDK 5 輸的很徹底，跟其他相比就是個 B 咖。但那不是這次要討論的範圍，所以暫時不理會吧。在上頭的圖表當中我觀察到兩件有趣的事情。首先，使用 + 號跟明確指定用 `StringBuilder` 的確存在普遍的落差， *特別是*在使用 Oracle Java 5 的時候比其他人差了三倍。第二個觀察到的現象是，大多數的 JDK 在明確指定用 `StringBuilder 時可以提供比 + 號快兩倍的速度，而 **IBM JDK 6 看起來沒有減損任何效能**，在所有的 test case 中始終保持在 25ms 左右的時間。仔細看一下產生出來的 bytecode 揭露了一些有趣的細節。 bytecode 表示： ============== **註：**[Github] 上也有 decompile 後的 class。在所有的 JDK 上應該**總是**用 `StringBuilder` 來實作連接字串，即使有 + 可以用。此外，比較所有供應商的所有版本，在同樣的 test case 下**幾乎沒有什麼分別**。唯一比較有區隔的是 [ecj]，它是唯一一個對 `CatPlus` test case 作最佳化，會使用傳入一個參數的 `StringBuilder` constructor，而不是 `StringBuilder()`。 [ecj]: https://github.com/skuro/stringbuilder/blob/master/ecj/CatPlus.class.txt 比較產生的 bytecode 可以看到在不同情境下可能會影響效能的部份： * 用 + 號連接字串時，每一次都會建立一個**新的** `StringBuilder` **instance**。這很容易導致效能下降，因為要產生一堆用完就丟 instance，而造成 garbage collector 的壓力。 * compiler 會依照字面上的意思，只有在你指定用傳入一個參數的 `StringBuilder` constructor， compiler 才會用它。這分別導致 [CatSB] 呼叫了四次 `StringBuilder.append()`、而 [CatSB2] 呼叫三次。 [CatSB]: https://github.com/skuro/stringbuilder/ blob/master/ecj/CatSB.class.txt [CatSb2]: https://github.com/skuro/stringbuilder/ blob/master/ecj/CatSB2.class.txt 結論...... ========= 分析 bytecode 提供了問題的最終答案： > 需要明確指定用 `StringBuilder` 來增進效能嗎？ > **是的！** 上面的圖表顯示的很清楚了，用 + 號會損失 50% 的效能；除非你用 IBM JDK 6，那只會筆明確指定使用 `StringBuilder` 稍微差一點點。此外，看 *JIT 最佳化* 如何影響整體效能十分有趣。例如：即使兩個指定使用 `StringBuilder` 的 test case，它們的 bytecode 看起來不一樣，但是長時間運作之後它們得到的結果還是幾乎一樣的。 ![confirmed](http://skuro.tk/img/post/myth-confirmed.jpg) -- 錢鍾書：說出來的話 http://www.psmonkey.org 比不上不說出來的話 Java 版 cookcomic 版只影射著說不出來的話 and more...... -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 114.25.15.134 ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ※ 轉錄者: PsMonkey (114.25.15.134), 時間: 04/01/2013 20:12:01

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DeathWatch

04/01 21:03, , 1^F

04/01 21:03, 1^F

這... markdwon 語法就是這樣耶... 真抱歉... 只能說，歡迎看 blog 版 update:修正一些 typo ※ 編輯: PsMonkey 來自: 114.25.15.134 (04/01 22:13)

推

AI3767

04/01 22:53, , 2^F

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AI3767

04/01 22:55, , 3^F