4.10 String拼接

“哥，你让我看的《Java 开发手册》上有这么一段内容：循环体内，拼接字符串最好使用 StringBuilder 的 append() 方法，而不是 + 号操作符。这是为什么呀？”三妹疑惑地问。

“其实这个问题，我们之前已经聊过。”我慢吞吞地回答道，“不过，三妹，哥今天来给你深入地讲讲。”

PS：三妹能在学习的过程中不断地发现问题，让我感到非常的开心。其实很多时候，我们不应该只是把知识点记在心里，还应该问一问自己，到底是为什么，只有迈出去这一步，才能真正的成长起来。

javap 探究+号操作符拼接字符串的本质

“+ 号操作符其实被 Java 在编译的时候重新解释了，换一种说法就是，+ 号操作符是一种语法糖，让字符串的拼接变得更简便了。”一边给三妹解释，我一边在 Intellij IDEA 中敲出了下面这段代码。

class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        String chenmo = "沉默";
        String wanger = "王二";
        System.out.println(chenmo + wanger);
    }
}

在 Java 8 的环境下，使用 javap -c Demo.class 反编译字节码后，可以看到以下内容：

Compiled from "Demo.java"
class Demo {
  Demo();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc           #2                  // String 沉默
       2: astore_1
       3: ldc           #3                  // String 王二
       5: astore_2
       6: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
       9: new           #5                  // class java/lang/StringBuilder
      12: dup
      13: invokespecial #6                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
      16: aload_1
      17: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      20: aload_2
      21: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      24: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
      27: invokevirtual #9                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
      30: return
}

“你看，三妹，这里有一个 new 关键字，并且 class 类型为 java/lang/StringBuilder。”我指着标号为 9 的那行对三妹说，“这意味着新建了一个 StringBuilder 的对象。”

“然后看标号为 17 的这行，是一个 invokevirtual 指令，用于调用对象的方法，也就是 StringBuilder 对象的 append() 方法。”

“也就意味着把 chenmo（"沉默"）这个字符串添加到 StringBuilder 对象中了。”

“再往下看，标号为 21 的这行，又调用了一次 append() 方法，意味着把 wanger（"王二"）这个字符串添加到 StringBuilder 对象中了。”

换成 Java 代码来表示的话，大概是这个样子：

class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        String chenmo = "沉默";
        String wanger = "王二";
        System.out.println((new StringBuilder(chenmo)).append(wanger).toString());
    }
}

“哦，原来编译的时候把“+”号操作符替换成了 StringBuilder 的 append() 方法啊。”三妹恍然大悟。

“是的，不过到了 Java 9（不是长期支持版本，所以我会拿 Java 11 来演示），情况发生了一些改变，同样的代码，字节码指令完全不同了。”我说。

同样的代码，在 Java 11 的环境下，字节码指令是这样的：

Compiled from "Demo.java"
public class com.itwanger.thirtyseven.Demo {
  public com.itwanger.thirtyseven.Demo();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc           #2                  // String
       2: astore_1
       3: iconst_0
       4: istore_2
       5: iload_2
       6: bipush        10
       8: if_icmpge     41
      11: new           #3                  // class java/lang/String
      14: dup
      15: ldc           #4                  // String 沉默
      17: invokespecial #5                  // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
      20: astore_3
      21: ldc           #6                  // String 王二
      23: astore        4
      25: aload_1
      26: aload_3
      27: aload         4
      29: invokedynamic #7,  0              // InvokeDynamic #0:makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
      34: astore_1
      35: iinc          2, 1
      38: goto          5
      41: return
}

看标号为 29 的这行，字节码指令为 invokedynamic，该指令允许由应用级的代码来决定方法解析，所谓的应用级的代码其实是一个方法——被称为引导方法（Bootstrap Method），简称 BSM，BSM 会返回一个 CallSite（调用点）对象，这个对象就和 invokedynamic 指令链接在一起。以后再执行这条 invokedynamic 指令时就不会创建新的 CallSite 对象。CallSite 其实就是一个 MethodHandle（方法句柄）的 holder，指向一个调用点真正执行的方法——此时就是 StringConcatFactory.makeConcatWithConstants() 方法。

“哥，你别再说了，再说我就听不懂了。”三妹打断了我的话。

“好吧，总之就是 Java 9 以后，JDK 用了另外一种方法来动态解释 +