拼接字符串新姿势—StringJoiner

Posted 2021-07-26 Java-桃子

前言

你知道使用原生 JDK 拼接字符串有多少种玩法吗？我们能想到的大概就是StringBuilder、StringBuffer、 String.concat、还有用 + 拼接。还有其他的吗？接下来就来讲讲 Java 8 里面新增了一个拼接字符串的类 ，叫 StringJoiner 的用法。

概述

StringJoiner 是 java.util 包中的一个类，用于构造一个由分隔符分隔的字符串，并且可以从提供的前缀字符串开头，以提供的后缀字符串结尾。虽然这些功能，我们可以使用 StringBuilder 或者 StringBuffer 来实现的， 但是 StringJoiner 提供的方法更简单，而且也不需要写大量的代码就能成。

构造函数

StringJoiner 一共有 2 个构造函数。 构造函数很简单，就是对 分隔符，前缀和后缀字符串的初始化。

    public StringJoiner(CharSequence delimiter) {
        this(delimiter, "", "");//默认前缀和后缀为"",重载调用
    }

    public StringJoiner(CharSequence delimiter,
                        CharSequence prefix,
                        CharSequence suffix) {
        //间隔符，前缀和后缀判断是否为null，null将抛出异常
        Objects.requireNonNull(prefix, "The prefix must not be null");
        Objects.requireNonNull(delimiter, "The delimiter must not be null");
        Objects.requireNonNull(suffix, "The suffix must not be null");
        //成员变量赋值
        this.prefix = prefix.toString();
        this.delimiter = delimiter.toString();
        this.suffix = suffix.toString();
        //空值被设置为只有前后缀
        this.emptyValue = this.prefix + this.suffix;
    }

用法

StringJoiner 的用法其实很简单，来，我们看一下 StringJoiner 字符串拼接的用法。

public class StringJoinerTest {
    public static void main(String[] args) {
        StringJoiner sj = new StringJoiner("hello");
        sj.add("Java 8 ");
        sj.add("Java 11");
        System.out.println(sj.toString());
        StringJoiner sj1 = new StringJoiner(":","[","]");
        sj1.add("Java8").add("Java11").add("Java15");
        System.out.println(sj1.toString());
    }
}

输出结果：

Java 8 helloJava 11
[Java8:Java11:Java15]

注意：

1. 当我们使用StringJoiner(CharSequence delimiter)初始化一个StringJoiner的时候，这个delimiter其实是分隔符，并不是字符串的初始值。
2. StringJoiner(CharSequence delimiter,CharSequence prefix,CharSequence suffix)的第二个和第三个参数分别是拼接后的字符串的前缀和后缀。

源码分析

JDK8中源码

  public StringJoiner setEmptyValue(CharSequence emptyValue) {
        this.emptyValue = Objects.requireNonNull(emptyValue,
            "The empty value must not be null").toString();
        return this;
    }

    @Override
    public String toString() {
        if (value == null) {
            return emptyValue;
        } else {
            if (suffix.equals("")) {
                return value.toString();
            } else {
                int initialLength = value.length();
                String result = value.append(suffix).toString();
                value.setLength(initialLength);
                return result;
            }
        }
    }

    public StringJoiner add(CharSequence newElement) {
        prepareBuilder().append(newElement);
        return this;
    }

    public StringJoiner merge(StringJoiner other) {
        Objects.requireNonNull(other);
        if (other.value != null) {
            final int length = other.value.length();
            StringBuilder builder = prepareBuilder();
            builder.append(other.value, other.prefix.length(), length);
        }
        return this;
    }

    private StringBuilder prepareBuilder() {
        if (value != null) {
            value.append(delimiter);
        } else {
            value = new StringBuilder().append(prefix);
        }
        return value;
    }

    public int length() {
        return (value != null ? value.length() + suffix.length() :
                emptyValue.length());
    }

JDK11中源码

public final class StringJoiner {
    private String[] elts;

    @Override
    public String toString() {
        final String[] elts = this.elts;
        if (elts == null && emptyValue != null) {
            return emptyValue;
        }
        final int size = this.size;
        final int addLen = prefix.length() + suffix.length();
        if (addLen == 0) {
            compactElts();
            return size == 0 ? "" : elts[0];
        }
        final String delimiter = this.delimiter;
        final char[] chars = new char[len + addLen];
        int k = getChars(prefix, chars, 0);
        if (size > 0) {
            k += getChars(elts[0], chars, k);
            for (int i = 1; i < size; i++) {
                k += getChars(delimiter, chars, k);
                k += getChars(elts[i], chars, k);
            }
        }
        k += getChars(suffix, chars, k);
        return new String(chars);
    }
    public StringJoiner add(CharSequence newElement) {
        final String elt = String.valueOf(newElement);
        if (elts == null) {
            elts = new String[8];
        } else {
            if (size == elts.length)
                elts = Arrays.copyOf(elts, 2 * size);
            len += delimiter.length();
        }
        len += elt.length();
        elts[size++] = elt;
        return this;
    }
}

比较一下JDK8和JDK11中StringJoiner的源码add 方法的实现：

1. JDK8中StringJoiner 是通过 StringBuilder 来实现的；

2. JDK11中StringJoiner 就是把待拼接的字符串，放到一个字符串数组里面，toString() 方法的时候，才是真正做字符串拼接的过程。

那么问题来了，既然 JDK 8 的时候，已经使用了StringBuilder 来实现，JDK11为什么还要改成 String[] 来缓存所有的待拼接的字符串。这个就要涉及到JVM底层的优化了。

既然已经有了StringBuilder，为什么还要造一个StringJoiner，它的优势到底在哪里，那我们再来找找原因，我们可以看到代码的注释块中，标记了 Collectors#joining 。

我们看看 Collectors#joining 究竟做了什么呢？

    public static Collector<CharSequence, ?, String> joining() {
        return new CollectorImpl<CharSequence, StringBuilder, String>(
                StringBuilder::new, StringBuilder::append,
                (r1, r2) -> { r1.append(r2); return r1; },
                StringBuilder::toString, CH_NOID);
    }

    public static Collector<CharSequence, ?, String> joining(CharSequence delimiter) {
        return joining(delimiter, "", "");
    }

    public static Collector<CharSequence, ?, String> joining(CharSequence delimiter,
                                                             CharSequence prefix,
                                                             CharSequence suffix) {
        return new CollectorImpl<>(
                () -> new StringJoiner(delimiter, prefix, suffix),
                StringJoiner::add, StringJoiner::merge,
                StringJoiner::toString, CH_NOID);
    }

原来 Java 8 中Stream 是借助了 StringJoiner 来实现的。 这个时候，我们可能会想，为什么不使用 StringBuilder 来实现呢？ 我们可以从示例里看出，如果 StringBuilder 来构造拼接的话，在没有前后缀的情况下，应该还是简单的，但是一旦到需要其他前后缀的拼接，那这个就变得很复杂啦。

所以 StringJoiner 在 Java 8 的地位是 StringBuilder 所不能代替的。

总结

本文介绍了 Java 8 开始提供的字符串拼接类 StringJoiner。 JDK 8 中 StringJoiner 是通过 StringBuilder 实现的， 所以它的性能和StringBuilder 差不多，它也是非线程安全的。JDK 11 中已经对其进行了优化，通过 String[] 来代理 StringBuilder 。

在日常的开发过程中，我们怎么选择字符串拼接类呢？

1. 简单的字符串拼接，直接使用 + 即可。
2. 在 for 循环之类的场景下需要字符串拼接，可以优先考虑使用 StringBuilder 。
3. 在使用 Java Stream 和 lambda 的场景下需要字符串拼接，可以优先考虑使用 StringJoiner。

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