Go进阶26:Go语言高性能字符串拼接
这是一篇关于stackoverflow热门问题的文章 How to efficiently concatenate strings Go里面string是最基础的类型,是一个只读类型,针对他的每一个操作都会创建一个新的string
所以,如果我在不知道结果是多少长字符串的情况下不断的连接字符串,怎么样的方式是最好的呢?
1. 方法一:使用strings.Builder
从Go 1.10(2018)版本开始可以使用 strings.Builder,
A Builder is used to efficiently build a string using Write methods. It minimizes memory copying. The zero value is ready to use. Do not copy a non-zero Builder.
strings.Builder 使用 Write 方法来高效的构造字符串. 它使用内存最小,它使用零值,它不拷贝零值.
注意:不要拷贝strings.Builder的值,如果您要使用strings.Builder值请使用pointer
使用方法,代码如下:
package main
import (
"strings"
"fmt"
)
func main() {
var str strings.Builder
for i := 0; i < 1000; i++ {
str.WriteString("a")
}
fmt.Println(str.String())
}
2. 方法二:使用bytes.Buffer
在201X年之前使用bytes包的Buffer它实现了io.Writer的接口,使用他来拼接字符串.他的事件复杂度O(n).
package main
import (
"bytes"
"fmt"
)
func main() {
var buffer bytes.Buffer
for i := 0; i < 1000; i++ {
buffer.WriteString("a")
}
fmt.Println(buffer.String())
}
3. 方法三:使用go语言内置函数copy
Go内建函数copy:func copy(dst, src []Type) int,
用于将源slice的数据（第二个参数）,复制到目标slice（第一个参数）.
返回值为拷贝了的数据个数,是len(dst)和len(src)中的最小值.
package main
import (
"bytes"
"fmt"
)
func main() {
bs := make([]byte, 1000)
bl := 0
for n := 0; n < 1000; n++ {
bl += copy(bs[bl:], "a")
}
fmt.Println(string(bs))
}
4. 方法四:使用go语言内置函数append
append主要用于给某个切片（slice）追加元素, 如果该切片存储空间（cap）足够,就直接追加,长度（len）变长;如果空间不足,就会重新开辟内存,并将之前的元素和新的元素一同拷贝进去, 第一个参数为切片,后面是该切片存储元素类型的可变参数,
package main
import (
"bytes"
"fmt"
)
func main() {
bs := make([]byte, 1000)
for n := 0; n < 1000; n++ {
bs = append(bs,'a')
}
fmt.Println(string(bs))
}
5. 方法五: 使用字符串+运算
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
var result string
for i := 0; i < 1000; i++ {
result += "a"
}
fmt.Println(result)
}
6. 方法六: strings.Repeat
strings.Repeat 将 count 个字符串 s 连接成一个新的字符串
package main
import (
"fmt"
"strings"
)
func main() {
fmt.Println(strings.Repeat("x",1000))
}
strings.Repeat它的底层调用的是strings.Builder,提前分配了内存.
// Repeat returns a new string consisting of count copies of the string s.
//
// It panics if count is negative or if
// the result of (len(s) * count) overflows.
func Repeat(s string, count int) string {
if count == 0 {
return ""
}
// Since we cannot return an error on overflow,
// we should panic if the repeat will generate
// an overflow.
// See Issue golang.org/issue/16237
if count < 0 {
panic("strings: negative Repeat count")
} else if len(s)*count/count != len(s) {
panic("strings: Repeat count causes overflow")
}
n := len(s) * count
var b Builder
b.Grow(n)
b.WriteString(s)
for b.Len() < n {
if b.Len() <= n/2 {
b.WriteString(b.String())
} else {
b.WriteString(b.String()[:n-b.Len()])
break
}
}
return b.String()
}
7. Benchmark
package main
import (
"bytes"
"strings"
"testing"
)
const (
sss = "https://mojotv.cn"
cnt = 10000
)
var (
bbb = []byte(sss)
expected = strings.Repeat(sss, cnt)
)
//使用 提前初始化 内置 copy函数
func BenchmarkCopyPreAllocate(b *testing.B) {
var result string
for n := 0; n < b.N; n++ {
bs := make([]byte, cnt*len(sss))
bl := 0
for i := 0; i < cnt; i++ {
bl += copy(bs[bl:], sss)
}
result = string(bs)
}
b.StopTimer()
if result != expected {
b.Errorf("unexpected result; got=%s, want=%s", string(result), expected)
}
}
//使用 提前初始化 内置append 函数
func BenchmarkAppendPreAllocate(b *testing.B) {
var result string
for n := 0; n < b.N; n++ {
data := make([]byte, 0, cnt*len(sss))
for i := 0; i < cnt; i++ {
data = append(data, sss...)
}
result = string(data)
}
b.StopTimer()
if result != expected {
b.Errorf("unexpected result; got=%s, want=%s", string(result), expected)
}
}
//使用 提前初始化 bytes.Buffer
func BenchmarkBufferPreAllocate(b *testing.B) {
var result string
for n := 0; n < b.N; n++ {
buf := bytes.NewBuffer(make([]byte, 0, cnt*len(sss)))
for i := 0; i < cnt; i++ {
buf.WriteString(sss)
}
result = buf.String()
}
b.StopTimer()
if result != expected {
b.Errorf("unexpected result; got=%s, want=%s", string(result), expected)
}
}
//使用 strings.Repeat 本质是pre allocate + strings.Builder
func BenchmarkStringRepeat(b *testing.B) {
var result string
for n := 0; n < b.N; n++ {
result = strings.Repeat(sss,cnt)
}
b.StopTimer()
if result != expected {
b.Errorf("unexpected result; got=%s, want=%s", string(result), expected)
}
}
//使用 内置copy
func BenchmarkCopy(b *testing.B) {
var result string
for n := 0; n < b.N; n++ {
data := make([]byte, 0, 64) // same size as bootstrap array of bytes.Buffer
for i := 0; i < cnt; i++ {
off := len(data)
if off+len(sss) > cap(data) {
temp := make([]byte, 2*cap(data)+len(sss))
copy(temp, data)
data = temp
}
data = data[0 : off+len(sss)]
copy(data[off:], sss)
}
result = string(data)
}
b.StopTimer()
if result != expected {
b.Errorf("unexpected result; got=%s, want=%s", string(result), expected)
}
}
//使用 内置append
func BenchmarkAppend(b *testing.B) {
var result string
for n := 0; n < b.N; n++ {
data := make([]byte, 0, 64)
for i := 0; i < cnt; i++ {
data = append(data, sss...)
}
result = string(data)
}
b.StopTimer()
if result != expected {
b.Errorf("unexpected result; got=%s, want=%s", string(result), expected)
}
}
//使用 bytes.Buffer
func BenchmarkBufferWriteBytes(b *testing.B) {
var result string
for n := 0; n < b.N; n++ {
var buf bytes.Buffer
for i := 0; i < cnt; i++ {
buf.Write(bbb)
}
result = buf.String()
}
b.StopTimer()
if result != expected {
b.Errorf("unexpected result; got=%s, want=%s", string(result), expected)
}
}
//使用 strings.Builder write bytes
func BenchmarkStringBuilderWriteBytes(b *testing.B) {
var result string
for n := 0; n < b.N; n++ {
var buf strings.Builder
for i := 0; i < cnt; i++ {
buf.Write(bbb)
}
result = buf.String()
}
b.StopTimer()
if result != expected {
b.Errorf("unexpected result; got=%s, want=%s", string(result), expected)
}
}
//使用 string buffer write string
func BenchmarkBufferWriteString(b *testing.B) {
var result string
for n := 0; n < b.N; n++ {
var buf bytes.Buffer
for i := 0; i < cnt; i++ {
buf.WriteString(sss)
}
result = buf.String()
}
b.StopTimer()
if result != expected {
b.Errorf("unexpected result; got=%s, want=%s", string(result), expected)
}
}
// 使用string 加号
func BenchmarkStringPlusOperator(b *testing.B) {
var result string
for n := 0; n < b.N; n++ {
var str string
for i := 0; i < cnt; i++ {
str += sss
}
result = str
}
b.StopTimer()
if result != expected {
b.Errorf("unexpected result; got=%s, want=%s", string(result), expected)
}
}
执行 go test -bench=. -benchmem 输出结果:
$ go test -bench=. -benchmem
goos: windows
goarch: amd64
BenchmarkCopyPreAllocate-8 10000 117600 ns/op 344065 B/op 2 allocs/op
BenchmarkAppendPreAllocate-8 20000 75300 ns/op 344065 B/op 2 allocs/op
BenchmarkBufferPreAllocate-8 20000 97149 ns/op 344065 B/op 2 allocs/op
BenchmarkStringRepeat-8 100000 18349 ns/op 172032 B/op 1 allocs/op
BenchmarkCopy-8 10000 152417 ns/op 862307 B/op 13 allocs/op
BenchmarkAppend-8 10000 157210 ns/op 1046405 B/op 23 allocs/op
BenchmarkBufferWriteBytes-8 10000 173207 ns/op 862374 B/op 14 allocs/op
BenchmarkStringBuilderWriteBytes-8 10000 155715 ns/op 874468 B/op 24 allocs/op
BenchmarkBufferWriteString-8 10000 165700 ns/op 862373 B/op 14 allocs/op
BenchmarkStringPlusOperator-8 20 84450010 ns/op 885204590 B/op 10037 allocs/op
PASS
ok _/D_/code/tech.mojotv.cn/tutorials 18.797s
下面着重解释下说出的结果,看到函数后面的-8了吗？这个表示运行时对应的GOMAXPROCS的值.
接着的10000表示运行for循环的次数,也就是调用被测试代码的次数,最后的174799 ns/op表示每次需要话费174799纳秒.
14 allocs/op表示每次执行分配了32字节内存.
8. 结论:
如果合并大量重复的字符串请使用strings.Repeat, 如果要合并不同的字符串,且图方便建议使用string.Builder + Write bytes/string.
- 1.使用strings.Repeat效率最高,从strings.Repeat源码它是提前分配内存,使用strings.Builder.所以他的效率更高 18379 ns/op,大约是其他的1/10.
- 2.其次使用strings.Buffer 提前分配内存 120803 ns/op
- 3.使用
+连接字符串效率最低 87599885 ns/op - 4.Buffer Write bytes 和 Buffer Write string 几乎没有差别,因为在Go语言中 string 就是 []byte.