java 開發(fā)使用字符串和數(shù)字的性能分析

前言：

             分析使用字符串和數(shù)字，在軟件產(chǎn)品上線后用戶較多的情況下，很有必要考慮的問(wèn)題，這直接體現(xiàn)了用戶的體驗(yàn)程度，總不能讓用戶用著很卡的感覺吧！ 

在我多年的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的一個(gè)情況就是，很多項(xiàng)目的對(duì)象字段或者是數(shù)據(jù)庫(kù)字段本來(lái)是數(shù)字類型的，卻被定義成字符串類型，這無(wú)關(guān)痛癢嗎？

對(duì)于小項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，可能沒什么影響，反正只要業(yè)務(wù)邏輯正確即可，性能沒什么問(wèn)題，因?yàn)閿?shù)據(jù)也不多，用戶也不多。

然而，對(duì)于大數(shù)據(jù)處理來(lái)說(shuō)，這個(gè)可不是小事，從字符串替換為數(shù)字類型，可以極大地節(jié)省內(nèi)存、磁盤存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)帶寬，減少IO的代價(jià)，而且很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法使用數(shù)字類型比字符串要更快。

我們來(lái)看一個(gè)例子，假設(shè)你有很多的日志需要處理，而每條日志都有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)類似這樣的格式：

F5051582611729507844
3832154813577306424
F1624235934976711017
3810376634214027595
F6884923813121317381
7278044081826528150

看到這些標(biāo)識(shí)，你怎么想？我的第一反應(yīng)應(yīng)該是數(shù)字，可是怎么有個(gè)F呢？我想可以把它當(dāng)做16進(jìn)制。后來(lái)發(fā)現(xiàn)可以把F當(dāng)做負(fù)號(hào)，這就是一個(gè)64位的長(zhǎng)整型。

那么如果你把這些標(biāo)識(shí)當(dāng)成字符串，會(huì)有什么不同呢？

當(dāng)然有，如果你每秒要處理這樣的日志百萬(wàn)或者千萬(wàn)條，每條處理結(jié)果可能會(huì)包含百萬(wàn)或者千萬(wàn)個(gè)這樣的標(biāo)識(shí)元素構(gòu)成的集合，這個(gè)不同就會(huì)體現(xiàn)的非常明顯。

下面，我們來(lái)分析一下標(biāo)識(shí)3832154813577306424的存儲(chǔ)占用情況：

1、內(nèi)存占用

當(dāng)做字符串：我們知道，JAVA中字符串是由字符構(gòu)成的，一個(gè)字符是由2個(gè)字節(jié)構(gòu)成的（這是JAVA的悲劇了），上述標(biāo)識(shí)有19個(gè)字符，所以，占用的內(nèi)存大小為：19*2+4=42（字節(jié)），+4是因?yàn)樽址褂靡粋€(gè)整型保存字符串的哈希值。

當(dāng)做數(shù)字：如當(dāng)做長(zhǎng)整型，則占用的內(nèi)存大小為8字節(jié)。

這里有5倍以上的差距了吧。

2、序列化字節(jié)大小

當(dāng)我們需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸這些標(biāo)識(shí)或者需要把這些標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)到磁盤中的時(shí)候，我們就需要把這些標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組，如何轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組呢？我們可以使用多種編碼方式。

當(dāng)做字符串：我們知道，JAVA中字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組可以使用多種編碼方式，我們看看常見的編碼方式對(duì)如上字符串編碼之后的字節(jié)數(shù)：

String abc = "3832154813577306424";

System.out.println("3832154813577306424 length:"+abc.length());
System.out.println(Charset.defaultCharset().name()+":"+abc.getBytes().length);
System.out.println("unicode:"+abc.getBytes("unicode").length);
System.out.println("gbk:"+abc.getBytes("gbk").length);
System.out.println("gb2312:"+abc.getBytes("gb2312").length);
System.out.println("ISO-8859-1:"+abc.getBytes("ISO-8859-1").length);

輸出如下：

3832154813577306424 length:19
UTF-8:19
unicode:40
gbk:19
gb2312:19
ISO-8859-1:19

當(dāng)做數(shù)字：如當(dāng)做長(zhǎng)整型，則占用的內(nèi)存大小為8字節(jié)。

這里有2倍以上的差距了吧。

那么我們?nèi)绾卧陂L(zhǎng)整型和字節(jié)數(shù)組之間轉(zhuǎn)換呢？

String abc = "3832154813577306424";

System.out.println("3832154813577306424 length:"+abc.length());
System.out.println("long:"+ByteUtils.longToBytes(Long.parseLong(abc)).length);
byte[] bytes = ByteUtils.longToBytes(Long.parseLong(abc));
System.out.println("string:"+ByteUtils.bytesToLong(bytes));

輸出如下：

3832154813577306424 length:19
long:8
string:3832154813577306424

public static byte[] longToBytes(long x) {
  ByteBuffer longBuffer = ByteBuffer.allocate(Long.BYTES);
  longBuffer.putLong(0, x);
  return longBuffer.array();
}
public static long bytesToLong(byte[] bytes) {
  return bytesToLong(bytes, 0, bytes.length);
}
public static long bytesToLong(byte[] bytes, int offset, int length) {
  ByteBuffer longBuffer = ByteBuffer.allocate(Long.BYTES);
  longBuffer.put(bytes, offset, length);
  longBuffer.flip();//need flip
  return longBuffer.getLong();
}

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