java - 为什么将整数转换为字符串时，字符串连接比 String.valueOf 更快？

Question

我有一个基准:

@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@Fork(1)
@State(Scope.Thread)
@Warmup(iterations = 10, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS, batchSize = 1000)
@Measurement(iterations = 40, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS, batchSize = 1000)
public class StringConcatTest {

    private int aInt;

    @Setup
    public void prepare() {
        aInt = 100;
    }

    @Benchmark
    public String emptyStringInt() {
        return "" + aInt;
    }

    @Benchmark
    public String valueOfInt() {
        return String.valueOf(aInt);
    }

}

结果如下:

Benchmark                                          Mode  Cnt      Score      Error  Units
StringConcatTest.emptyStringInt                   thrpt   40  66045.741 ± 1306.280  ops/s
StringConcatTest.valueOfInt                       thrpt   40  43947.708 ± 1140.078  ops/s

它表明空字符串与整数的连接比调用 String.value(100) 快 30%。我明白 ""+ 100 转换为

new StringBuilder().append(100).toString()

和 -XX:+OptimizeStringConcat 优化应用，使其速度更快。我不明白的是为什么 valueOf 本身比连接慢。有人可以解释到底发生了什么以及为什么 ""+ 100 更快。 OptimizeStringConcat 有什么魔力？

Answer 1

正如您所提到的，HotSpot JVM 具有 -XX:+OptimizeStringConcat 优化，可识别 StringBuilder 模式并将其替换为高度调整的手写 IR 图，而 String.valueOf() 依赖于一般的编译器优化。

通过分析生成的汇编代码，我发现了以下主要区别:

• 优化的 concat 不会将为结果字符串创建的 char[] 数组置零，而由 Integer.toString 创建的数组在分配后会像任何其他常规对象一样被清除.
• 优化的 concat 通过简单的 addition of '0' constant 将数字转换为字符，而 Integer.getChars 使用 table lookup 和相关的数组边界检查等。

在 PhaseStringOpts::int_getChars 与 Integer.getChars 的实现中还有其他细微差别，但我想它们对性能影响不大。

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顺便说一句，如果您取一个更大的数字(例如 1234567890)，性能差异将可以忽略不计，因为 Integer.getChars 中的 extra loop 会一次转换两位数字。