Java charAt() 还是子字符串？哪个更快？

Question

我想遍历字符串中的每个字符并将字符串的每个字符作为字符串传递给另一个函数。

String s = "abcdefg";
for(int i = 0; i < s.length(); i++){
    newFunction(s.substring(i, i+1));}

或者

String s = "abcdefg";
for(int i = 0; i < s.length(); i++){
    newFunction(Character.toString(s.charAt(i)));}

最终结果需要是一个字符串。
那么你知道哪个会更快或更有效吗？

Answer 1

像往常一样：没关系，但如果您坚持花时间进行微优化，或者您真的喜欢针对非常特殊的用例进行优化，请尝试以下操作：

import org.junit.Assert;
import org.junit.Test;

public class StringCharTest {

    // Times:
    // 1. Initialization of "s" outside the loop
    // 2. Init of "s" inside the loop
    // 3. newFunction() actually checks the string length,
    // so the function will not be optimized away by the hotstop compiler

    @Test
    // Fastest: 237ms / 562ms / 2434ms
    public void testCacheStrings() throws Exception {
        // Cache all possible Char strings
        String[] char2string = new String[Character.MAX_VALUE];
        for (char i = Character.MIN_VALUE; i < Character.MAX_VALUE; i++) {
            char2string[i] = Character.toString(i);
        }

        for (int x = 0; x < 10000000; x++) {
            char[] s = "abcdefg".toCharArray();
            for (int i = 0; i < s.length; i++) {
                newFunction(char2string[s[i]]);
            }
        }
    }

    @Test
    // Fast: 1687ms / 1725ms / 3382ms
    public void testCharToString() throws Exception {
        for (int x = 0; x < 10000000; x++) {
            String s = "abcdefg";
            for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
                // Fast: Creates new String objects, but does not copy an array
                newFunction(Character.toString(s.charAt(i)));
            }
        }
    }

    @Test
    // Very fast: 1331 ms/ 1414ms / 3190ms
    public void testSubstring() throws Exception {
        for (int x = 0; x < 10000000; x++) {
            String s = "abcdefg";
            for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
                // The fastest! Reuses the internal char array
                newFunction(s.substring(i, i + 1));
            }
        }
    }

    @Test
    // Slowest: 2525ms / 2961ms / 4703ms
    public void testNewString() throws Exception {
        char[] value = new char[1];
        for (int x = 0; x < 10000000; x++) {
            char[] s = "abcdefg".toCharArray();
            for (int i = 0; i < s.length; i++) {
                value[0] = s[i];
                // Slow! Copies the array
                newFunction(new String(value));
            }
        }
    }

    private void newFunction(String string) {
        // Do something with the one-character string
        Assert.assertEquals(1, string.length());
    }

}

Answer 2

答案是：没关系。

分析您的代码。这是你的瓶颈吗？

Answer 3

newFunction 真的需要采用 String 吗？如果您可以让 newFunction 接受一个 char 并像这样调用它，那就更好了：

newFunction(s.charAt(i));

这样，您就可以避免创建临时 String 对象。

回答你的问题：很难说哪个更有效率。在这两个示例中，都必须创建一个仅包含一个字符的 String 对象。哪个更有效取决于 String.substring(...) 和 Character.toString(...) 在您的特定 Java 实现上的具体实现方式。找到它的唯一方法是通过分析器运行程序并查看哪个版本使用更多的 CPU 和/或更多的内存。通常，您不应该担心这样的微观优化 - 只有当您发现这是性能和/或内存问题的原因时才花时间在这上面。

Answer 4

对于你发布的两个片段，我不想说。我同意 Will 的观点，即它几乎肯定与代码的整体性能无关 - 如果不是，您可以进行更改并自行确定在您的硬件上使用 JVM 时哪个对您的数据来说是最快的。

也就是说，如果您首先将 String 转换为 char 数组，然后对该数组执行迭代，那么第二个片段可能会更好。这样做只会执行一次字符串开销（转换为数组），而不是每次调用。此外，您可以使用一些索引将数组直接传递给 String 构造函数，这比取出数组的 char out 来单独传递它（然后将其转换为一个字符数组）更有效）：

String s = "abcdefg";
char[] chars = s.toCharArray();
for(int i = 0; i < chars.length; i++) {
    newFunction(String.valueOf(chars, i, 1));
}

但是为了强调我的第一点，当你查看每次调用 String.charAt() 时实际避免的内容时 - 它是两个边界检查，一个（惰性）布尔 OR 和一个添加。这不会产生任何明显的差异。 String 构造函数也没有区别。

从本质上讲，这两种习惯用法在性能方面都很好（两者都不是立即明显低效的），因此您不应该花更多的时间在它们上，除非分析器显示这占用了应用程序的大量运行时间。即便如此，您几乎肯定可以通过重构该领域的支持代码来获得更多性能提升（例如让 newFunction 获取整个字符串本身）；到目前为止，java.lang.String 已经得到了很好的优化。

Answer 5

我首先使用 String.toCharArray() 从源 String 获取底层 char[]，然后继续调用 newFunction。

但我确实同意 Jesper 的观点，即最好只处理字符并避免所有 String 函数......

Answer 6

Leetcode 似乎更喜欢此处的子字符串选项。

这就是我解决这个问题的方法：

class Solution {
public int strStr(String haystack, String needle) {
    if(needle.length() == 0) {
        return 0;
    }

    if(haystack.length() == 0) {
        return -1;
    }

    for(int i=0; i<=haystack.length()-needle.length(); i++) {
        int count = 0;
        for(int j=0; j<needle.length(); j++) {
            if(haystack.charAt(i+j) == needle.charAt(j)) {
                count++;
            }
        }
        if(count == needle.length()) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

}

这是他们给出的最佳解决方案：

class Solution {
public int strStr(String haystack, String needle) {
    int length;
    int n=needle.length();
    int h=haystack.length();
    if(n==0)
        return 0;
    // if(n==h)
    //     length = h;
    // else
        length = h-n;
    if(h==n && haystack.charAt(0)!=needle.charAt(0))
            return -1;
    for(int i=0; i<=length; i++){
        if(haystack.substring(i, i+needle.length()).equals(needle))
            return i;
    }
    return -1;
}

}

老实说，我不明白为什么它很重要。