JavaScript字符串连接性能

起初今天碰到的字符串拼接的性能问题并不是关于JavaScript的,而是有关PHP的,名为PHP中的高性能字符串连接( High-Performance String Concatenation in PHP )。众所周知,PHP是用“点”来连接字符串的:

$str = 'a' . 'b';
$str .= 'c';

并且和JavaScript类似,PHP也可以通过Array来拼接字符串:

$str = implode(array('a', 'b', 'c'));

问题就是,当拼接达到上万的数量级之后,哪一种性能更好呢?

// standard string append
$str = '';
for ($i = 30000; $i > 0; $i--) {  
    $str .= 'String concatenation. ';
}
// array join
$str = '';
$sArr = array();
for ($i = 30000; $i > 0; $i--) {  
    $sArr[] = 'String concatenation. ';
}
$str = implode($sArr);

如果看过 Zakas 的《JavaScript高级程序设计》的话,一定会记得那个在第85页关于字符串连接性能的问题。

其实和其他很多语言一样,JS的字符串是不可变的。每次在字符串上的改变,都会存在一个废弃旧的实例并重新创建一个新实例的过程。单单两个字符串的简单拼接,就涉及好几个这样的过程。一旦这种冗余的过程被重复上万的数量级,就会遇到性能问题。然而数组则不会,它只是在一开始不断扩展数组的大小,并在最后只创建拼接结果的字符串一次,从而省去了上万实例化的开销。并且按照Zakas给出的方法测试的结果,可以节省50%以上的时间。

但上面PHP的执行结果却并非如此。虽然我没有自己测试,但援引 Craig Buckler 的表述,结果就很清楚了。

Unsurprisingly, PHP is optimized for string handling and the dot operator will be the fastest concatenation method in most cases.

甚至,这可能不仅仅只是一个性能上的问题,如果数组开的太大面临的是内存的压力。难道 Zakas 错了?当然不可能,且不说把JS的理论直接放到PHP上是否合适,但就当时IE6时代 Zakas 完全正确,可惜放到现在,可能就略显过时了。

下面的是一段 Zakas 的测试使用加号和使用数组的join方法性能的代码:

function StringBuffer() {  
    this.__strings__ = new Array;
}

StringBuffer.prototype.append = function (str) {  
    this.__strings__.push(str);
    //this.__strings__[this.__strings__.length] = str;
};

StringBuffer.prototype.toString = function () {  
    return this.__strings__.join("");
};

var d1 = new Date();  
var str = "";  
for (var i=0; i < 10000; i++) {  
    str += "I am the bone of my sword ...";
}
var d2 = new Date();

document.write("Concatenation with plus: " + (d2.getTime() - d1.getTime()) + " milliseconds");

var buffer = new StringBuffer();  
d1 = new Date();  
for (var i=0; i < 10000; i++) {  
    buffer.append("I am the bone of my sword ...");
}
var result = buffer.toString();  
d2 = new Date();

document.write("<br />Concatenation with StringBuffer: " + (d2.getTime() - d1.getTime()) + " milliseconds");

在拼接的字符串那里,我使用的是下面这段话:

I am the bone of my sword. Steel is my body and the fire is my blood. I have created over a thousand blades. Unknow to death, nor know to life. Have withstood plain to create many weapons. Yet those hands will never hold anything. So as I play, unlimited blade works.

顺便扯点别的,这周我刚看完 fate / stay night UBW,那情节真够破碎的,真是大感失望。可怜的 Archer 连个咒语都没时间念全。这里就让这段话出个场吧~

现在如果你点击这里,可以看到我写好的Demo在各个浏览器的运行效果。如果不想亲自尝试,请看我列出的表格。

浏览器加号连接Join连接
Chrome 6.0.479.01毫秒5毫秒
Opera 10.6218毫秒19毫秒
Firefox 3.6.826毫秒31毫秒
Safari 5.33.18.52毫秒34毫秒
IE638437毫秒94毫秒

这张表是在一台AMD X2 4000+ 2G内存的台式机上测得的。你没看错IE的数值,当然我也没笔误。由于我的机器上只有IE6,所以IE7和IE8以及新的FF4、IE9beta都尚未测试,但是凭感觉,IE7的情况应该和IE6类似,IE8的情况应该和FF3.6.8类似。所以 Zakas 那段优化代码几乎完全没用武之地,刚才PHP的情况几乎是直接复制到JS身上。要说的是,Chrome和Safari,特别是Chrome,真的很恐怖,这么多的操作居然1毫秒都几乎不用。

难道是浏览器对于加法拼接做了什么优化?也许吧。但是不管怎么说,String总归是一个不可变的数据,在不改变处理方式的情况下,如何能将性能提升到这种地步?我的猜测是现代JS引擎对于对象废弃和创建已经非常快速,快到这种过程在上万数量级完全感觉不到瓶颈一般。Zakas 在写书的时候还没有Chrome,浏览器对于某些执行性能的颠覆,完全出人意料。

当然还有些有趣的其他情况,当测试数据,这里指的是待拼接的字符串的长度变化后,也会得到写不同的结果。比如,将上面那段字符串加长一倍,Chrome 和 Safari 的加法连接的表现仍旧抢眼。Opera 则是始终拥有非常相近的数据结果。FF在字符串加长后,加法连接性能会有明显的下降.....等等。

这次也许能有一个结论,那就是,尽管无论出于代码的可读性还是执行性能考虑,我们都应该使用加号拼接字符串,然而,使用数组对于IE6、7的提升是如此的巨大以至于最为保守折中的做法仍然是使用数组,因为相对于IE6、7的提升,其他浏览器用加号的做法带来的提升甚至可以忽略不计。


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