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String.strip（）が空白文字列のString.trim（）より5倍速いのはなぜですかIn Java 11

興味深いシナリオに遭遇しました。何らかの理由で、空白文字列（空白のみを含む）に対するstrip()は、Java 11のtrim()よりも大幅に高速です。

ベンチマーク

_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
_

どうやらstrip()はtrim()を約5倍上回っています。

空白以外の文字列の場合でも、結果はほぼ同じです。

_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
_

どうして？これはバグですか、それとも間違っていますか？

テスト環境

  • CPU-Intel Xeon E3-1585L v5 @ 3.00 GHz
  • OS-Windows 7 SP 164ビット
  • JVM-Oracle JDK 11.0.1
  • Benchamrk-JMH v 1.19

更新

さまざまな文字列（空、空白など）のパフォーマンステストを追加しました。

ベンチマーク

_@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
_

テスト環境は同じです。

唯一の興味深い発見。 trim() 'edよりもstrip()'edされるUnicode文字を含む文字列

javastringperformancemicrobenchmarkjava-11
14
Mikhail Kholodkov

OpenJDK 11.0.1では、String.strip()（実際にはStringLatin1.strip()）は、インターンされたString定数を返すことにより、ストリッピングを空のStringに最適化します。

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

一方、String.trim()（実際にはStringLatin1.trim()）は常に新しいStringオブジェクトを割り当てます。あなたの例では_st = 3_と_len = 3_なので

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

内部で配列をコピーし、新しいStringオブジェクトを作成します

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

上記の仮定を行うと、ベンチマークを更新して、前述のString.strip()最適化の影響を受けない空でないStringと比較できます。

_@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();
  }

}
_

それを実行すると、空でないStringのstrip()とtrim()の間に有意差はありません。奇妙なことに、空のStringへのトリミングはまだ最も遅いです。

_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
_
14
Karol Dowbecki

OpenJDKのソースコードを調べた後、Oracleバージョンの実装が類似していると仮定すると、違いは次の事実によって説明されると思います。

  • stripは最初の空白以外の文字を見つけようとしますが、何も見つからない場合は、単に_""_を返します。
  • trimは常にnew String(...the substring...)を返します

少なくともOpenJDKでは、stripはtrimよりもほんの少しだけ最適化されていると主張することができます。これは、必要な場合を除いて、新しいオブジェクトの作成を回避するためです。

（注：これらのメソッドのUnicodeバージョンを確認するのに苦労しませんでした。）

7
Sami Hult

うん。 Java 11以前では、.trim（）は常に新しいString（）を作成しているようですが、strip（）はキャッシュ文字列を返しています。この単純なコードをテストして自分で証明できます。

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 ""
  }
}
0
chiperortiz