为什么StringBuilder链接模式sb.append（x）.append（y）比常规sb.append（x）更快？sb.append（y）？

Question

我有一个微基准测试，显示出非常奇怪的结果：

@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
@Fork(1)
@State(Scope.Thread)
@Warmup(iterations = 10, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS, batchSize = 1000)
@Measurement(iterations = 40, time = 1, timeUnit = TimeUnit.SECONDS, batchSize = 1000)
public class Chaining {

    private String a1 = "111111111111111111111111";
    private String a2 = "222222222222222222222222";
    private String a3 = "333333333333333333333333";

    @Benchmark
    public String typicalChaining() {
        return new StringBuilder().append(a1).append(a2).append(a3).toString();
    }

    @Benchmark
    public String noChaining() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append(a1);
        sb.append(a2);
        sb.append(a3);
        return sb.toString();
    }
}

我期望两个测试的结果相同或至少非常接近。但是，差异几乎是5倍：

# Run complete. Total time: 00:01:41

Benchmark                  Mode  Cnt      Score     Error  Units
Chaining.noChaining       thrpt   40   8538.236 ± 209.924  ops/s
Chaining.typicalChaining  thrpt   40  36729.523 ± 988.936  ops/s

有人知道这怎么可能吗？

Answer 1

字符串连接a + b + c是Java程序中非常常见的模式，因此HotSpot
JVM对其进行了特殊的优化：-XX:+OptimizeStringConcat默认情况下为ON。

HotSpot JVM可以识别new StringBuilder().append()...append().toString()字节码中的模式，并将其转换为优化的机器代码，而无需调用实际的Java方法，也无需分配中间对象。即，这是复合JVM固有的一种。

这是此优化的源代码。

另一方面，sb.append(); sb.append(); ...没有特别处理。就像常规的Java方法调用一样，编译此序列。

如果您使用来重新运行基准测试-XX:-OptimizeStringConcat，则两个变体的性能将相同。