Java 性能優化實戰（二）：字符串過濾極致優化之路

需求

給定字符串，過濾非數字字符，要求耗時最小。測試環境：JDK 1.5.0_09，輸入 "D186783E36B721651E8AF96AB1C4000B"，循環 1048576 次。

五個版本演進

代碼對比

filter1（反面教材）

String strNew = "";
for (int i=0; i<strOld.length(); i++) {
    if ('0' <= strOld.charAt(i) && strOld.charAt(i) <= '9')
        strNew += strOld.charAt(i);  // 每次創建新 String 對象
}

filter5（極致版）

int nLen = strOld.length();
char[] chArray = new char[nLen];
int nPos = 0;
for (int i=0; i<nLen; i++) {
    char ch = strOld.charAt(i);
    if ('0' <= ch && ch <= '9') {
        chArray[nPos++] = ch;
    }
}
return new String(chArray, 0, nPos);

深度原理解析

• filter1→2：避免字符串拼接產生大量臨時對象（堆分配 + GC 壓力）
• filter2→3：消除重複方法調用開銷（微優化）
• filter3→4：預分配內部 char[]，避免擴容複製
• filter4→5：省去 StringBuffer 對象本身（堆分配 + 初始化 + 後續 toString 複製），直接操作 char[]，最終一次性構建結果 String

空間換時間的權衡

• v4/v5 分配最大可能數組（輸入長度），若數字比例極低（<10%），空間浪費大
• v4 可調整：new StringBuffer(nLen/10) 平衡空間
• v5 難以動態調整，適合數字比例高（>50%）且極度追求速度場景
• 通用建議：優先用 filter4，極端性能敏感且數據特徵明確時用 filter5

核心感悟

filter1→5 耗時相差 **12 倍**，除 filter3 是減少調用外，其餘均在 **減少內存分配**。可見堆內存分配對性能影響之大——這正是上一篇「基本類型 vs 引用類型」強調的棧 vs 堆差異。