為什么String.strip（）比String.trim（）快5倍於空字符串在Java 11中

Question

我遇到了一個有趣的場景。 出於某種原因，對於空白字符串（僅包含空格）的strip()明顯快於Java 11中的trim() 。

基准

public class Test {

    public static final String TEST_STRING = "   "; // 3 whitespaces

    @Benchmark
    @Warmup(iterations = 10, time = 200, timeUnit = MILLISECONDS)
    @Measurement(iterations = 20, time = 500, timeUnit = MILLISECONDS)
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public void testTrim() {
        TEST_STRING.trim();
    }

    @Benchmark
    @Warmup(iterations = 10, time = 200, timeUnit = MILLISECONDS)
    @Measurement(iterations = 20, time = 500, timeUnit = MILLISECONDS)
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public void testStrip() {
        TEST_STRING.strip();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        org.openjdk.jmh.Main.main(args);
    }
}

結果

# Run complete. Total time: 00:04:16

Benchmark        Mode  Cnt           Score          Error  Units
Test.testStrip  thrpt  200  2067457963.295 ± 12353310.918  ops/s
Test.testTrim   thrpt  200   402307182.894 ±  4559641.554  ops/s

顯然strip()優於trim() ~5次。

雖然對於非空字符串，結果幾乎相同：

public class Test {

    public static final String TEST_STRING = " Test String ";

    @Benchmark
    @Warmup(iterations = 10, time = 200, timeUnit = MILLISECONDS)
    @Measurement(iterations = 20, time = 500, timeUnit = MILLISECONDS)
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public void testTrim() {
        TEST_STRING.trim();
    }

    @Benchmark
    @Warmup(iterations = 10, time = 200, timeUnit = MILLISECONDS)
    @Measurement(iterations = 20, time = 500, timeUnit = MILLISECONDS)
    @BenchmarkMode(Mode.Throughput)
    public void testStrip() {
        TEST_STRING.strip();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        org.openjdk.jmh.Main.main(args);
    }
}


# Run complete. Total time: 00:04:16

Benchmark        Mode  Cnt          Score         Error  Units
Test.testStrip  thrpt  200  126939018.461 ± 1462665.695  ops/s
Test.testTrim   thrpt  200  141868439.680 ± 1243136.707  ops/s

怎么會？ 這是一個錯誤還是我做錯了？

---

測試環境

• CPU - Intel Xeon E3-1585L v5 @ 3.00 GHz
• 操作系統 - Windows 7 SP 1 64位
• JVM - Oracle JDK 11.0.1
• Benchamrk - JMH v 1.19

---

更新

為不同的字符串添加了更多性能測試（空，空白等）。

基准

@Warmup(iterations = 5, time = 1, timeUnit = SECONDS)
@Measurement(iterations = 5, time = 1, timeUnit = SECONDS)
@Fork(value = 3)
@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
public class Test {

    private static final String BLANK = "";              // Blank
    private static final String EMPTY = "   ";           // 3 spaces
    private static final String ASCII = "   abc    ";    // ASCII characters only
    private static final String UNICODE = "   абв    ";  // Russian Characters

    private static final String BIG = EMPTY.concat("Test".repeat(100)).concat(EMPTY);

    @Benchmark
    public void blankTrim() {
        BLANK.trim();
    }

    @Benchmark
    public void blankStrip() {
        BLANK.strip();
    }

    @Benchmark
    public void emptyTrim() {
        EMPTY.trim();
    }

    @Benchmark
    public void emptyStrip() {
        EMPTY.strip();
    }

    @Benchmark
    public void asciiTrim() {
        ASCII.trim();
    }

    @Benchmark
    public void asciiStrip() {
        ASCII.strip();
    }

    @Benchmark
    public void unicodeTrim() {
        UNICODE.trim();
    }

    @Benchmark
    public void unicodeStrip() {
        UNICODE.strip();
    }

    @Benchmark
    public void bigTrim() {
        BIG.trim();
    }

    @Benchmark
    public void bigStrip() {
        BIG.strip();
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        org.openjdk.jmh.Main.main(args);
    }
}

結果

# Run complete. Total time: 00:05:23

Benchmark           Mode  Cnt           Score          Error  Units
Test.asciiStrip    thrpt   15   356846913.133 ±  4096617.178  ops/s
Test.asciiTrim     thrpt   15   371319467.629 ±  4396583.099  ops/s
Test.bigStrip      thrpt   15    29058105.304 ±  1909323.104  ops/s
Test.bigTrim       thrpt   15    28529199.298 ±  1794655.012  ops/s
Test.blankStrip    thrpt   15  1556405453.206 ± 67230630.036  ops/s
Test.blankTrim     thrpt   15  1587932109.069 ± 19457780.528  ops/s
Test.emptyStrip    thrpt   15  2126290275.733 ± 23402906.719  ops/s
Test.emptyTrim     thrpt   15   406354680.805 ± 14359067.902  ops/s
Test.unicodeStrip  thrpt   15    37320438.099 ±   399421.799  ops/s
Test.unicodeTrim   thrpt   15    88226653.577 ±  1628179.578  ops/s

測試環境是一樣的。

只有一個有趣的發現。 包含Unicode字符的字符串，使得trim()的速度比strip()更快

Answer 1

在OpenJDK 11.0.1上， String.strip() （實際上是StringLatin1.strip() ）通過返回一個StringLatin1.strip()化的String常量來優化剝離到空String ：

public static String strip(byte[] value) {
    int left = indexOfNonWhitespace(value);
    if (left == value.length) {
        return "";
    }

而String.trim() （實際上是StringLatin1.trim() ）總是分配一個新的String對象。 在你的例子中st = 3和len = 3所以

return ((st > 0) || (len < value.length)) ?
        newString(value, st, len - st) : null;

將在引擎蓋下復制數組並創建一個新的String對象

return new String(Arrays.copyOfRange(val, index, index + len),
                      LATIN1);

基於上述假設，我們可以更新基准以與非空String進行比較，該String不應受提及的String.strip()優化影響：

@Warmup(iterations = 10, time = 200, timeUnit = MILLISECONDS)
@Measurement(iterations = 20, time = 500, timeUnit = MILLISECONDS)
@BenchmarkMode(Mode.Throughput)
public class MyBenchmark {

  public static final String EMPTY_STRING = "   "; // 3 whitespaces
  public static final String NOT_EMPTY_STRING = "  a "; // 3 whitespaces with a in the middle

  @Benchmark
  public void testEmptyTrim() {
    EMPTY_STRING.trim();
  }

  @Benchmark
  public void testEmptyStrip() {
    EMPTY_STRING.strip();
  }

  @Benchmark
  public void testNotEmptyTrim() {
    NOT_EMPTY_STRING.trim();
  }

  @Benchmark
  public void testNotEmptyStrip() {
    NOT_EMPTY_STRING.strip();
  }

}

運行它顯示非空String strip()和trim()之間沒有顯着差異。 奇怪的是，修剪到空String仍然是最慢的：

Benchmark                       Mode  Cnt           Score           Error  Units
MyBenchmark.testEmptyStrip     thrpt  100  1887848947.416 ± 257906287.634  ops/s
MyBenchmark.testEmptyTrim      thrpt  100   206638996.217 ±  57952310.906  ops/s
MyBenchmark.testNotEmptyStrip  thrpt  100   399701777.916 ±   2429785.818  ops/s
MyBenchmark.testNotEmptyTrim   thrpt  100   385144724.856 ±   3928016.232  ops/s

Answer 2

在查看OpenJDK的源代碼之后，假設Oracle版本的實現類似，我想可以通過以下事實來解釋差異。

• strip將嘗試查找第一個非空白字符，如果找不到，則只返回""
• trim將始終返回一個new String(...the substring...)

有人可能會說， strip只比trim更優化，至少在OpenJDK中，因為除非必要，否則它會躲避新對象的創建。

（注意：我沒有麻煩地檢查這些方法的unicode版本。）

Answer 3

是的。 在Java 11或更早版本中，似乎.trim（）始終創建一個新的String（）但strip（）返回一個緩存String。 您可以測試這個簡單的代碼並自己證明。

public class JavaClass{
  public static void main(String[] args){
      //prints false
      System.out.println("     ".trim()=="");//CREATING A NEW STRING()
  }
}

VS

public class JavaClass{
  public static void main(String[] args){
      //prints true
      System.out.println("     ".strip()=="");//RETURNING CACHE ""
  }
}