谁在关心toString的性能?

谁在关心toString的性能?没有人!除非当你有大量的数据在批量处理,使用toString产生了许多日志。然后,你去调查为何如此之慢,才意识到大部分的toString方法使用的是introspection,它其实是可以被优化的。

不过,首先让我们一起看看Javadoc回忆下Object.toString应当做什么:“返回该对象的字符串表示,该结果必须简明但表述详实易懂。建议所有子类重写该方法”。这里最有趣的就是“简明”和“详实”。我们所钟爱的IDE们常常为我们生成equals/hashcode/toString这些方法,且我们通常不再去管它们。此外,这些IDE们提供了许多方式来生成我们自己的toString:字符串连接(使用+号)、StringBuffer、StringBuilder、ToStringBuilder(Commons Lang 3)、 ReflectionToStringBuilder (Commons Lang 3)、Guava或者Objects.toString……该选哪一个?

如果你想知道哪种toString的实现方式会更高效,不要去猜测,而是去测试!这时你需要用到JMH。我曾在博客上写过有关它的文章,所以这里不再细谈JMH如何工作的细节。

在该基准测试中,我创建了一个复杂的对象图(使用继承、集合等等),而且我使用到了由IDE生成的所有不同toString的实现方式,来看看哪一种性能更好。就一条经验法则:简洁。无论你使用哪种技术(如下),为一些属性或者所有属性(包括继承、依赖或者集合)生成toSting,对性能会有巨大的影响。

用 + 连接字符串

让我们先从最高效的方法开始:用 + 连接字符串。曾经这种被认为是邪恶的使用方式(“不要用 + 连接字符串!!!”),已变得很酷且高效!如今JVM编译器(大部分时候)会把 + 编译成一个string builder。所以,不用犹豫,用它就是了。唯一的缺点是null值不会被处理,你需要自己来处理它。

看看下面注解中使用JMH统计出来的平均性能。

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)
// 使用JMH测出来的平均性能
// (最小, 平均, 最大) = (140772,314, 142075,167, 143844,717)

用Objects.toString连接字符串

Java SE 7带来了Objects类和它的一些静态方法。Objects.toString的优点是它可以处理null值,甚至可以给null设置默认值。其性能与上一个相比略低,但是null值可以被处理:

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)
// 使用JMH测出来的平均性能
// (最小, 平均, 最大) = (138790,233, 140791,365, 142031,847)

StringBuilder

另一种技术是使用StringBuilder。很难讲清哪一种技术性能更好。如我前面所说,我已经使用了复杂的对象图(att1、 att2和att3变量的命名是为了可读性),JMH给出了或多或少相同的结果。后面这三种技术在性能方面非常接近。

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)
// 使用JMH测出来的平均性能
// (最小, 平均, 最大) = (96073,645, 141463,438, 146205,910)

Guava

Guava有一些helper类:其中一个可以帮助你生成toString。这比纯JDK API性能要差一点,但是它可以提供给你一些额外的服务(我这里指的Guava):

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)
// 使用JMH测出来的平均性能
// (最小, 平均, 最大) = (97049,043, 110111,808, 114878,137)

Commons Lang3

Commons Lang3有一些技术来生成toString:从builder到 introspector。如同你猜测到的,introspection更容易使用,代码量更少,但是性能比较糟糕:

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)
// 使用JMH测出来的平均性能
// (最小, 平均, 最大) = ( 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)
// 使用JMH测出来的平均性能
// (最小, 平均, 最大) =(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)
// 使用JMH测出来的平均性能
// (最小, 平均, 最大) = (14172,485, 23204,479, 30754,901)

总结

如今有了JVM优化,我们可以安全使用+来连接字符串(及使用Objects.toString来处理null)。有了内置到JDK的实用工具类,不需要外部框架来处理null值。因此,与本文中讲述的其它技术相比,开箱即用的JDK拥有更好的性能(如果你有其它的框架/技术,请留下评论我来试试看)。

作为总结,下面是一个从JMH得到的平均性能数据表格(从最高效依次递减)

使用技术 平均操作次数/秒
用’+'连接字符串 142.075,167
String builder 141.463,438
Objects.toString 140.791,365
Guava 110.111,808
ToStringBuilder (append) 75.165,552
ToStringBuilder (reflectionToString) 34.930,630
ReflectionToStringBuilder 23.204,479

再说一次,如果你经常调用toString方法,这是很重要的。否则,性能就真不是个事。

原文链接: Antoniogoncalves.org 翻译: ImportNew.com - 无名侠女谭
译文链接: http://www.importnew.com/16382.html
[ 转载请保留原文出处、译者和译文链接。]

关于作者: 无名侠女谭

熟悉 java、liunx、php、mysql、hadoop、storm、hbase、redis、spring 等技术,在自动化测试、持续集成等领域有丰富经验。

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