string取某个符号后面的的_String.replace 用的不对性能可能差 10 倍，你用对了吗？...

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文章目录

String.replace vs StringUtils.replace
什么是 JMH
使用 JMH 测试 replace
JMH 基本概念
源码 & 课后题

String.replace vs StringUtils.replace

字符串的 replace 是我们平时最常用的操作了，那么你用对了吗？我们下面就快速的比较一下 String.replace 和 StringUtils.replace 的性能，你就会发现平时用的对不对了。

Benchmark                 Mode  Cnt         Score          Error  UnitslongString1Match         thrpt   21   1065385.376 ±   163542.395  ops/slongString1MatchUtils    thrpt   21   5796658.817 ±   402075.454  ops/slongStringNMatch         thrpt   21    836951.534 ±   184212.932  ops/slongStringNMatchUtils    thrpt   21   2604916.198 ±  1151573.761  ops/slongStringNoMatch        thrpt   21   2664613.208 ±   812092.909  ops/slongStringNoMatchUtils   thrpt   21  13064807.201 ±  5216438.357  ops/sshortString1Match        thrpt   21   1666278.062 ±   847582.653  ops/sshortString1MatchUtils   thrpt   21   8487720.328 ±  4039195.570  ops/sshortStringNMatch        thrpt   21   2160392.894 ±   326624.549  ops/sshortStringNMatchUtils   thrpt   21   7579329.122 ±  1555644.322  ops/sshortStringNoMatch       thrpt   21   4644501.698 ±  1052814.151  ops/sshortStringNoMatchUtils  thrpt   21  92366435.842 ± 31333158.039  ops/s

上面的内容是通过 JMH 输出的基准测试比较，我们可以清楚的看到 String.replace 和 StringUtils.replace 的差距是非常大，尤其是没有匹配项的时候，我们可以简单通过源码查看其原因，StringUtils 在替换的时候会优先判断是否有匹配然后再循环，这样减少了很多无用的操作，当然 JDK9 以后也做了这个功能的优化，所以如果你使用的是 9+ 可以忽略这个性能问题。

int end = searchText.indexOf(searchString, start);if (end == INDEX_NOT_FOUND) {    return text;}

其次呢，JDK 的 replace 里面使用的正则也是一个非常耗时测操作。

return Pattern.compile(target.toString(), Pattern.LITERAL).matcher(this).replaceAll(Matcher.quoteReplacement(replacement.toString()));

好了说到这里基本知道平时替换字符串怎么做了吧，这个可不是大题小做，正所谓不积跬步无以至千里，那么接下来就来说说我们上文中的测试是怎么实现的。

什么是 JMH

Java Microbenchmark Harness，由JIT开发人员开发的，于2013年发布的一款基于Java的微基准测试工具，现已归于JDK。官网：http://openjdk.java.net/projects/code-tools/jmh/
JMH主要用于量化Java代码的性能，主要应用场景如下：

对于已知的函数进行进一步优化
确认函数执行时间以及于参数的关系
比较相同功能的函数的性能

所以我们上面就是它的第三使用场景

使用 JMH 测试 replace

在 JDK9 以前需要手工引入如下两个包来引入相关的能力，目前最新的版本是 1.23

<dependency>    <groupId>org.openjdk.jmhgroupId>    <artifactId>jmh-coreartifactId>    <version>1.23version>dependency><dependency>    <groupId>org.openjdk.jmhgroupId>    <artifactId>jmh-generator-annprocessartifactId>    <version>1.23version>dependency>

然后编写测试类 StringReplaceBenchmark.java，主要包括 2 * 3 个测试用例，分别是长字符串、短字符串配合有配字符、无匹配字符和多个匹配字符的测试。编写完成以后直接运行 main 方法即可，运行过程中会打印很多中间内容如下，为了让测试更准确，所以有一个预热环节，因为 JVM 的 JIT 机制的存在，如果某个函数被调用多次之后，JVM 会尝试将其编译成为机器码从而提高执行速度。为了让 benchmark 的结果更加接近真实情况就需要进行预热。同时增加了 7 次迭代取平均值，这样测试才更有说服力。

# Warmup Iteration   1: 300005.882 ops/s# Warmup Iteration   2: 542183.082 ops/s# Warmup Iteration   3: 944105.027 ops/s# Warmup Iteration   4: 791354.184 ops/s# Warmup Iteration   5: 692452.146 ops/sIteration   1: 872745.904 ops/sIteration   2: 1195916.316 ops/sIteration   3: 896864.162 ops/sIteration   4: 1009119.818 ops/sIteration   5: 1156199.641 ops/sIteration   6: 1150938.109 ops/sIteration   7: 952645.233 ops/s

下面就是全部的源码

@Fork(value = 3, jvmArgsAppend = "-Djmh.stack.lines=3")@Warmup(iterations = 5)@Measurement(iterations = 7)public class StringReplaceBenchmark {

    private static final String SHORT_STRING_NO_MATCH = "abc";    private static final String SHORT_STRING_ONE_MATCH = "a'bc";    private static final String SHORT_STRING_SEVERAL_MATCHES = "'a'b'c'";    private static final String LONG_STRING_NO_MATCH =            "abcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabc";    private static final String LONG_STRING_ONE_MATCH =            "abcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabca'bcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabcabc";    private static final String LONG_STRING_SEVERAL_MATCHES =            "abcabca'bcabcabcabcabcabc'abcabcabca'bcabcabcabcabcabca'bcabcabcabcabcabcabc";

    @Benchmark    public void shortStringNoMatch(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(SHORT_STRING_NO_MATCH.replace("'", "''"));    }

    @Benchmark    public void shortStringNoMatchUtils(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(StringUtils.replace(SHORT_STRING_NO_MATCH, "'", "''"));    }

    @Benchmark    public void longStringNoMatch(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(LONG_STRING_NO_MATCH.replace("'", "''"));    }

    @Benchmark    public void longStringNoMatchUtils(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(StringUtils.replace(LONG_STRING_NO_MATCH, "'", "''"));    }

    @Benchmark    public void shortString1Match(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(SHORT_STRING_ONE_MATCH.replace("'", "''"));    }

    @Benchmark    public void shortString1MatchUtils(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(StringUtils.replace(SHORT_STRING_ONE_MATCH, "'", "''"));    }

    @Benchmark    public void longString1Match(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(LONG_STRING_ONE_MATCH.replace("'", "''"));    }

    @Benchmark    public void longString1MatchUtils(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(StringUtils.replace(LONG_STRING_ONE_MATCH, "'", "''"));    }

    @Benchmark    public void shortStringNMatch(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(SHORT_STRING_SEVERAL_MATCHES.replace("'", "''"));    }

    @Benchmark    public void shortStringNMatchUtils(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(StringUtils.replace(SHORT_STRING_SEVERAL_MATCHES, "'", "''"));    }

    @Benchmark    public void longStringNMatch(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(LONG_STRING_SEVERAL_MATCHES.replace("'", "''"));    }

    @Benchmark    public void longStringNMatchUtils(Blackhole blackhole) {        blackhole.consume(StringUtils.replace(LONG_STRING_SEVERAL_MATCHES, "'", "''"));    }

    public static void main(String[] args) throws RunnerException {        Options options = new OptionsBuilder().include(StringReplaceBenchmark.class.getSimpleName()).build();        new Runner(options).run();    }}

说了这么多源码，里面用来很多新的技术点，下面我们就简单解释下，这样后面你就可以自己做测试了。

JMH 基本概念

@BenchmarkMode

基准测试类型:

Throughput: 整体吞吐量，例如“1秒内可以执行多少次调用”。
AverageTime: 调用的平均时间，例如“每次调用平均耗时xxx毫秒”。
SampleTime: 随机取样，最后输出取样结果的分布，例如“99%的调用在xxx毫秒以内，99.99%的调用在xxx毫秒以内”
SingleShotTime: 以上模式都是默认一次 iteration 是 1s，唯有 SingleShotTime 是只运行一次。往往同时把 warmup 次数设为0，用于测试冷启动时的性能。
All(“all”, “All benchmark modes”);

@Warmup

一般我们前几次进行程序测试的时候都会比较慢，所以要让程序进行几轮预热，保证测试的准确性。

iterations就是预热轮数。
time则是每次预热时间。
batchSize：批处理大小，每次操作调用几次方法。

@Measurement

度量，其实就是一些基本的测试参数。

iterations 进行测试的轮次
time 每轮进行的时长
timeUnit 时长单位

@Threads

每个进程中的测试线程，可用于类或者方法上。一般选择为cpu乘以2。如果配置了 Threads.MAX ，代表使用 Runtime.getRuntime().availableProcessors() 个线程。

@Fork

可用于类或者方法上。如果 fork 数是2的话，则 JMH 会 fork 出两个进程来进行测试。

@OutputTimeUnit

这个比较简单了，基准测试结果的时间类型。一般选择秒、毫秒、微秒。

@Benchmark

方法级注解，表示该方法是需要进行 benchmark 的对象，用法和 JUnit 的 @Test 类似，就是我们上面的示例中的 6 个方法。

@Param

@Param 可以用来指定某项参数的多种情况，直接把它注解到变量上，就可以做循环测试了。

@Setup

方法级注解，这个注解的作用就是我们需要在测试之前进行一些准备工作，可以类比为 @Before

@TearDown

方法级注解，这个注解的作用就是我们需要在测试之后进行一些结束工作，比如关闭线程池，数据库连接，流等。

Runner

全部准备好了以后需要运行，所以用下面的 Runner 进行运行，同时传递 Options

Options options =   new OptionsBuilder()  .include(StringReplaceBenchmark.class.getSimpleName())  .build();  new Runner(options).run();

最常用的几个方法

include 正则包含的要测试类名，当前例子已经确定，所以就是类的 simpleName
output 如果传入会把结果输出到文件，比如 ~/benchmark.log
forks 重新配置 fork 的数量，会覆盖之前的配置
warmupIterations 预热次数，会覆盖之前的配置
measurementIterations 迭代次数，会覆盖之前的配置
threads 线程数量，会覆盖之前的配置

源码&课后题

上文中的所有代码都存放在了下面的仓库https://github.com/juice-resume/java-programming
看了这篇文章是不是除了知道以后怎么使用 repalce ，那么是不是想动动小手试试平时用的 BeanUtils、HashMap、ArrayList 性能都是怎么样的呢？不过要记住 JMH 只适合细粒度的方法测试，并不适合复杂的系统测试。

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