Java 字串拼接效能大比拼：+、concat、StringBuilder 與 StringBuffer

為什麼 + 在迴圈裡會慢到爆？

String 為不可變物件。s += "*" 實際上每次都會：

1. 建立新 StringBuilder（或舊版 StringBuffer）。
2. append 原字串。
3. append 新片段。
4. toString() 產生新 String。
5. 舊字串成為垃圾等待 GC。

50,000 次迴圈 = 50,000 個中間物件，記憶體壓力大、GC 頻繁、效能指數級下降。

實測環境與方法

• OS：Win 7 64-bit，JVM 32-bit 7-ea，4GB RAM，雙核 2.0 GHz。
• 工具：Perf4J（統計最小/最大/平均/標準差）。
• 場景：20 次外層迴圈 × 50,000 內層迴圈拼接 "*"。
• 四種方式：+、concat()、StringBuffer.append()、StringBuilder.append()。

關鍵發現（修正原文測試碼錯誤後）

位元組碼證據：concat() 內部其實也是 StringBuilder

new StringBuilder()        // 1. 新建
dup
invokespecial StringBuilder.
aload_1                    // 載入原字串
invokevirtual StringBuilder.append(String)
ldc "*"                    // 載入常數
invokevirtual StringBuilder.append(String)
invokevirtual StringBuilder.toString() // 2. 轉回 String
astore_1                   // 存回變數

可見 concat() 每次呼叫都 新建 StringBuilder → append 兩次 → toString，比直接重用同一個 StringBuilder 多出物件建立與方法呼叫開銷。

最佳實踐建議

1. 單執行緒、大量拼接： 直接用 StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append(...); 重用實例。
2. 多執行緒共享緩衝區： 用 StringBuffer（或 ThreadLocal 避免鎖）。
3. 簡單少量拼接（非迴圈）： + 或 concat() 皆可，編譯器會優化成 StringBuilder，可讀性優先。
4. Java 8+ String.join() / Collectors.joining()： 串流/集合拼接更優雅。

補充：編譯器優化

String s = "a" + "b" + "c"; // 編譯期常數折疊 → "abc"
String s = a + b + c;       // 執行期 → new StringBuilder().append(a).append(b).append(c).toString()

所以迴圈外的 + 沒有效能問題，問題在於迴圈內重複建立 Builder。

結論

效能排序：StringBuilder > StringBuffer > concat() >> 迴圈內 +。
養成習慣：需要拼接時預設用 StringBuilder，除非確定多執行緒共享才用 StringBuffer，絕不在迴圈裡寫 s += ...。