Java CharAt（）和deleteCharAt（）性能

Question

我一直想知道java中String / StringBuilder / StringBuffer的charAt函数的实现 那是什么样的复杂性？ 还有什么关于StringBuffer / StringBuilder中的deleteCharAt（）？

Answer 1

对于String，StringBuffer和StringBuilder，charAt()是一项固定时间操作。

对于StringBuffer和StringBuilder，deleteCharAt()是线性时间操作。

StringBuffer和StringBuilder具有非常相似的性能特征。主要区别在于前者是synchronized（因此是线程安全的），而后者则不是。

Answer 2

让我们依次查看每个方法的相应实际java实现（仅相关代码）。这本身就会回答他们的效率。

String.charAt：

public char charAt(int index) {
    if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
    }
    return value[index];
}

正如我们所看到的，它只是一个单一的数组访问，这是一个恒定时间操作。

StringBuffer.charAt：

public synchronized char charAt(int index) {
  if ((index < 0) || (index >= count))
    throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
  return value[index];
}

再次，单阵列访问，所以常量时间操作。

StringBuilder.charAt：

public char charAt(int index) {
    if ((index < 0) || (index >= count))
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
    return value[index];
}

再次，单阵列访问，所以常量时间操作。即使所有这三种方法看起来都相同，但也存在一些细微差别。例如，只有StringBuffer.charAt方法是同步的，而不是其他方法。类似地如果检查对于String.charAt略有不同（猜猜为什么？）。仔细看看这些方法实现本身就会给我们带来其他的细微差别。

现在，让我们看一下deleteCharAt实现。

String没有deleteCharAt方法。原因可能是它是一个不可变的对象。因此，暴露一个明确指示此方法修改对象的API可能不是一个好主意。

StringBuffer和StringBuilder都是AbstractStringBuilder的子类。这两个类的deleteCharAt方法将实现委托给它的父类本身。

StringBuffer.deleteCharAt：

  public synchronized StringBuffer deleteCharAt(int index) {
        super.deleteCharAt(index);
        return this;
    }

StringBuilder.deleteCharAt：

 public StringBuilder deleteCharAt(int index) {
        super.deleteCharAt(index);
        return this;
    }

AbstractStringBuilder.deleteCharAt：

  public AbstractStringBuilder deleteCharAt(int index) {
        if ((index < 0) || (index >= count))
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
        System.arraycopy(value, index+1, value, index, count-index-1);
        count--;
        return this;
    }

仔细研究AbstractStringBuilder.deleteCharAt方法可以发现它实际上正在调用System.arraycopy。在最坏的情况下，这可以是O（N）。所以deleteChatAt方法是O（N）时间复杂度。

Answer 3

charAt方法为O(1)。

假设您要删除deleteCharAt字符StringBuilder中的随机字符，StringBuffer和O(N)上的N方法平均为StringBuffer } / StringBuilder。 （平均而言，它必须移动剩余字符的一半以填充被删除字符留下的“洞”。没有多次操作的摊销;见下文。）但是，如果你删除最后一个字符，费用为O(1)。

deleteCharAt没有String方法。

---

理论上，StringBuilder和StringBuffer可以针对通过缓冲区“通过”插入或删除多个字符的情况进行优化。他们可以通过在缓冲区中保持可选的“间隙”并在其上移动字符来实现此目的。 （IIRC，emacs以这种方式实现其文本缓冲。）这种方法的问题是：

• 它需要更多的空间，用于说明差距所在的属性，以及间隙本身。
• 它使代码更复杂，并减慢其他操作。例如，charAt必须将offset与间隙的起点和终点进行比较，并在获取字符数组元素之前对实际索引值进行相应的调整。
• 如果应用程序在同一个缓冲区上执行多次插入/删除，它只会有所帮助。

毫不奇怪，此“优化”尚未在标准StringBuilder / StringBuffer类中实施。但是，自定义CharSequence类可以使用此方法。

Answer 4

charAt超快（并且可以使用String的内在函数），它是一个简单的数组索引。 <{1}}需要一个arraycopy，因此删除一个char将不会很快。

Answer 5

由于我们都知道该字符串在JDK中作为字符数组实现，因此实现了randomAccess接口。因此charAt的时间复杂度应为int O（1）。与其他阵列一样，删除操作的时间复杂度为O(n)。