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(jìn)行大量日常類型轉(zhuǎn)換。然后，你會研究為什么它很慢，認(rèn)識到toString()主要是使用內(nèi)部實(shí)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(yīng)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(gè)“以文本形式表示”此對象的字符串。結(jié)果應(yīng)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(shí)現(xiàn)方案中，你會選擇哪一個(gè)？

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

對于此基準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)，以查看哪個(gè)性能更高。代碼盡量簡潔，無論使用哪種技術(shù)（見下文），為一些屬性或所有屬性（包括繼承，依賴關(guān)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(diǎn)是不處理null值，你需要自己做特殊處理。

在以下結(jié)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(diǎn)是它處理null值，如果為null，甚至可以設(shè)置默認(rèn)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(shí)現(xiàn)方案是使用StringBuilder。在這里，很難分辨出哪種技術(shù)表現(xiàn)更好。后三種技術(shù)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(wù)

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(shù)：從生成器到內(nèi)部檢查器。如你所看的結(jié)果，內(nèi)部更易于使用，代碼行更少，但會對性能造成嚴(yán)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(jié)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(shí)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(shù)更好的性能（如果你有其他框架/技術(shù)，請留言給我，我會嘗試一下，歡迎交流）。

總結(jié)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）：

JMH結(jié)果

同樣，如果你經(jīng)常調(diào)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(gè)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?yàn)镴VM不夠聰明，無法優(yōu)化復(fù)雜的流。一個(gè)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(qiáng)調(diào)“簡潔”非常重要。你應(yīng)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(fèi)幾乎相同的時(shí)間

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