Question

我很难理解这个基准测试的内容。我想测量我的示例类StringBand与StringBuilder相比的工作方式。使用StringBand的想法是在toString()处连接字符串，而不是append()上的字符串。

来源

以下是StringBand来源 - 已删除基准：

public class StringBandSimple {

private String[] array;
private int index;
private int length;

public StringBandSimple(int initialCapacity) {
    array = new String[initialCapacity];
}

public StringBandSimple append(String s) {
    if (s == null) {
        s = StringPool.NULL;
    }
    if (index >= array.length) {
        //expandCapacity();
    }
    array[index++] = s;
    length += s.length();
    return this;
}

public String toString() {
    if (index == 0) {
        return StringPool.EMPTY;
    }

    char[] destination = new char[length];
    int start = 0;
    for (int i = 0; i < index; i++) {
        String s = array[i];
        int len = s.length();
        //char[] chars = UnsafeUtil.getChars(s);
        //System.arraycopy(chars, 0, destination, start, len);
        s.getChars(0, len, destination, start);
        start += len;
    }
    return new String(destination);
}
}

此代码使用：UnsafeUtil.getChars()实际获取String char []而不进行复制，请参阅代码here。我们也可以使用getChars()，它仍然是相同的。

这是JMH测试：

@State
public class StringBandBenchmark {

String string1;
String string2;

@Setup
public void prepare() {
    int len = 20;
    string1 = RandomStringUtil.randomAlphaNumeric(len);
    string2 = RandomStringUtil.randomAlphaNumeric(len);
}

@GenerateMicroBenchmark
public String stringBuilder2() {
    return new StringBuilder(string1).append(string2).toString();
}

@GenerateMicroBenchmark
public String stringBand2() {
    return new StringBandSimple(2).append(string1).append(string2).toString();
}

}

分析

以下是我对添加两个字符串20个字符时发生的事情的理解。

的StringBuilder

new char[20+16]（36个字符）
arraycopy被调用以将20 string1个字符复制到StringBuilder
在第二次追加之前，StringBuilder扩展了容量，因为40＆gt; 36
因此，new char[36*2+2]已创建
arraycopy 20个字符到新缓冲区
arraycopy附加了string2
最后，toString()返回new String(buffer, 0, 40)

StringBand

new String[2]已创建
只是将字符串保留在内部缓冲区中，直到调用toString()
length增加两次
new char[40]（结果字符串的总长度）
arraycopy（UnsafeUtil提供字符串的真实char[]缓冲区）
arraycopy 20秒字符串字符
最后，返回new String(buffer, 0, 40)

期望

我们拥有StringBand：

少一个arraycopy - 这样做的目的是什么
减少分配大小：new String[]和new char[]与两个new char[]
此外，我们没有像StringBuilder方法（大小等）

所以我希望StringBand至少与StringBuilder相同，如果不是更快的话。

基准测试结果

我在2013年中期在MacBookPro上运行基准测试。使用JMH v0.2和Java 1.7b45

命令：

java -jar build/libs/microbenchmarks.jar .*StringBand.* -wi 2 -i 10 -f 2 -t 2

预热迭代次数（2）很好，因为我可以看到第二次迭代达到了相同的性能。

Benchmark                                    Mode Thr     Count  Sec         Mean   Mean error    Units
j.b.s.StringBandBenchmark.stringBand2       thrpt   2        20    1    37806.993      174.637   ops/ms
j.b.s.StringBandBenchmark.stringBuilder2    thrpt   2        20    1    76507.744      582.131   ops/ms

结果表明StringBuilder快了两倍。当我将线程数增加到16或在代码中明确使用BlackHole时，也会发生同样的情况。

为什么吗

Answer 1

好吧，像往常一样，“猫头鹰不是他们看起来的样子”。通过快速检查Java代码来推理代码性能变得奇怪。通过查看字节码来推理感觉是一样的。生成的代码反汇编应该对此有更多的了解，即使有一些小的情况下，程序集太高而无法解释这种现象。

这是因为平台在各个层面都大量优化了代码。这是你应该看的提示。在i5 2.0 GHz，Linux x86_64，JDK 7u40上运行基准测试。

<强>基线：

Benchmark                                    Mode Thr     Count  Sec         Mean   Mean error    Units
j.b.s.StringBandBenchmark.stringBand2       thrpt   2        20    1    25800.465      297.737   ops/ms
j.b.s.StringBandBenchmark.stringBuilder2    thrpt   2        20    1    55552.936      876.021   ops/ms

是的，令人惊讶。现在，看看这个。除了...之外，我的袖子里什么都没有。

<强> -XX：-OptimizeStringConcat：

Benchmark                                    Mode Thr     Count  Sec         Mean   Mean error    Units
j.b.s.StringBandBenchmark.stringBand2       thrpt   2        20    1    25727.363      207.979   ops/ms
j.b.s.StringBandBenchmark.stringBuilder2    thrpt   2        20    1    17233.953      219.510   ops/ms

禁止VM进行字符串优化会产生“预期”结果，如原始分析中所述。众所周知，HotSpot具有围绕StringBuilders的优化，有效地识别像new StringBuilder().append(...).append(...).toString()这样的惯用语，并为语句生成更有效的代码。

拆解并弄清楚所应用的字符串优化究竟发生了什么，留给感兴趣的读者练习：）

Answer 2

首先，由于使用这种方法的对象开销，您在内存中存储了更多数据。

性能问题的原因可能是这部分

char[] chars = UnsafeUtil.getChars(s);
System.arraycopy(chars, 0, destination, start, len);

由于无法从字符串中获取char[]，您必须将其复制到内存中，然后将其复制回destination。

您可以尝试用

替换它

s.getChars(0,len,destination,start)

这样，您就可以直接在char[]访问String并将其传递给System.arraycopy。

JMH难题：StringBuilder与StringBand

来源

分析

的StringBuilder

StringBand

期望

基准测试结果

2 个答案: