面试题：Java中StringTokenizer与其他分割方式的性能对比及优化

Question

在处理海量文本数据（例如一个非常大的日志文件，每行格式为"时间戳:日志级别:日志内容"）时，对比StringTokenizer与String的split方法在分割此类字符串时的性能差异。分析原因，并提出如果使用StringTokenizer，如何进行性能优化。要求从原理、测试代码、优化建议等方面详细阐述。

Answer 1

原理分析

1. StringTokenizer：
   • StringTokenizer是一个遗留类，它在创建时会将给定字符串按照指定的分隔符进行预解析，并将解析结果存储在内部数据结构中。
   • 每次调用nextToken()方法时，它从预解析的数据结构中获取下一个标记，而不需要重新解析整个字符串。
   • 它默认使用空格、制表符、换行符等作为分隔符，如果指定了自定义分隔符，也会在创建时进行处理。
2. String.split()：
   • String.split()方法是基于正则表达式的。每次调用split()时，它会根据传入的正则表达式对字符串进行重新匹配和分割。
   • 由于正则表达式的处理机制较为复杂，在解析简单分隔符时，会有额外的性能开销，比如编译正则表达式的开销。

测试代码

import java.util.StringTokenizer;

public class StringSplitPerformanceTest {
    public static void main(String[] args) {
        String largeLogLine = "2023-10-01 12:00:00:INFO:This is a log message";
        int iterations = 1000000;

        // 测试 StringTokenizer
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < iterations; i++) {
            StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer(largeLogLine, ":");
            while (tokenizer.hasMoreTokens()) {
                tokenizer.nextToken();
            }
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("StringTokenizer time: " + (endTime - startTime) + " ms");

        // 测试 String.split
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < iterations; i++) {
            String[] parts = largeLogLine.split(":");
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("String.split time: " + (endTime - startTime) + " ms");
    }
}

性能差异及原因

1. 性能差异：在处理海量文本数据且分隔符简单时，StringTokenizer通常会比String.split()快。
2. 原因：
   • String.split()使用正则表达式，每次调用都要编译正则表达式，即使是简单的分隔符，也有额外开销。
   • StringTokenizer预解析字符串，后续获取标记时直接从内部结构获取，减少了重复解析的开销。

性能优化建议（针对StringTokenizer）

1. 复用StringTokenizer实例：如果需要对多个字符串进行相同分隔符的分割，创建一个StringTokenizer实例并复用它，避免重复创建带来的开销。

StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer("", ":");
for (String logLine : largeLogLines) {
    tokenizer.resetTokens(logLine);
    while (tokenizer.hasMoreTokens()) {
        tokenizer.nextToken();
    }
}

2. 减少不必要操作：在while (tokenizer.hasMoreTokens())循环内，尽量减少复杂的操作，只做必要的处理，以减少整体处理时间。
3. 避免不必要的构造函数参数：如果分隔符固定，不要每次创建StringTokenizer实例时都传递分隔符参数，减少对象创建时的解析开销。