在Java编程中，字符串拼接是一个常见的操作。传统上，我们可能会认为使用StringBuilder进行字符串拼接会比直接使用"+“运算符更高效，因为后者在每次拼接时都会创建新的字符串对象，从而产生额外的性能开销。然而，在JDK 11及后续版本中，这种观念可能需要被重新审视。本文将深入探索在JDK 11下”+"字符串拼接可能比StringBuilder还快的原理，并结合源码解读和原理分析来阐述这一现象。
一、背景知识
在Java中，"+"运算符用于字符串拼接时，实际上会被编译器转换为StringBuilder的append方法调用。但是，编译器和JVM对字符串拼接进行了一系列优化，这些优化在JDK 11中得到了进一步的增强。
二、字符串拼接的优化
1. 编译时优化
当编译器遇到使用"+"运算符进行字符串拼接的代码时，它会在编译阶段进行一系列优化。对于只包含常量字符串的拼接，编译器会直接在编译时将它们合并为一个字符串字面量。例如，String s = "a" + "b"; 在编译后会被优化为 String s = "ab";。
对于涉及变量的字符串拼接，编译器会尝试将其转换为使用StringBuilder的append方法进行拼接。但是，在某些情况下，编译器可能会进一步优化这些代码，以减少StringBuilder的创建和使用。
2. 运行时优化
除了编译时优化外，JVM在运行时也会对字符串拼接进行优化。其中最重要的优化是“字符串内联”（String Concatenation Inlining）。当JVM检测到一段代码中包含多个使用"+"运算符的字符串拼接时，它会尝试将这些拼接操作内联到单个StringBuilder的append方法调用中，以减少中间字符串对象的创建和销毁。
三、源码解读与原理分析
1. 编译时优化源码解读
在Java编译器的源码中，字符串拼接的编译时优化主要体现在对字符串常量表达式的处理上。当编译器遇到字符串常量表达式时，它会直接计算表达式的值，并将其作为字符串字面量插入到生成的字节码中。这种优化在Java编译器的词法分析和语法分析阶段完成。
2. 运行时优化源码解读
在JVM的源码中，字符串内联优化主要体现在解释器和即时编译器（JIT Compiler）中。当JVM解释或编译包含字符串拼接的代码时，它会检查这些拼接操作是否可以进行内联优化。如果可以，则将它们转换为单个StringBuilder的append方法调用，并插入到生成的机器码中。
3. 原理分析
- 减少对象创建：通过编译时和运行时优化，JDK 11减少了字符串拼接过程中中间字符串对象的创建和销毁。这降低了垃圾回收的开销，并提高了程序的性能。
- 减少方法调用：将多个字符串拼接操作内联到单个
StringBuilder的append方法调用中，减少了方法调用的次数。这降低了方法调用的开销，并提高了代码的执行效率。 - 缓存热点代码：JVM的JIT编译器会将热点代码（即频繁执行的代码）编译成机器码并缓存起来。对于经过优化的字符串拼接代码，这种缓存可以进一步提高其执行效率。
四、结论
在JDK 11及后续版本中，"+"字符串拼接可能比StringBuilder还快的原因在于编译器和JVM对字符串拼接进行了一系列优化。这些优化减少了中间字符串对象的创建和销毁、降低了方法调用的开销，并提高了代码的执行效率。因此，在实际编程中，我们不必总是刻意使用StringBuilder进行字符串拼接，而可以根据具体场景选择更合适的拼接方式。
