也谈string.Join和StringBuilder的性能比较

前几天在园子里面看到一篇讲StringBuilder性能的文章（ https://www.cnblogs.com/wanghao72214/p/15571181.html ）。文章里面给出了一个测试用例，比较StringBuilder.AppendJoin和String.Join的性能。根据该测试结果，“对于这个操作，这两种方法的速度很接近，但 StringBuilder.AppendJoin 使用的内存明显较少”。据此，该文言之凿凿地指出，应该使用“StringBuilder.AppendJoin 而不是 String.Join”。

事实果真如此吗？

搜索一下就知道，StringBuilder采用的是先预分配缓冲区，然后将要连接的字符串直接复制到缓冲区的做法。这个做法确实高效，避免了中间结果带来的时间消耗和内存占用。

那么，string.Join真的那么不堪吗？

首先看看string.Join的代码：

public static string Join(string separator, params string[] value){    if (value == null)    {        throw new ArgumentNullException("value");    }    return string.Join(separator, value, 0, value.Length);}public unsafe static string Join(string separator, string[] value, int startIndex, int count){    if (value == null)    {        throw new ArgumentNullException("value");    }    if (startIndex < 0)    {        throw new ArgumentOutOfRangeException("startIndex", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_StartIndex"));    }    if (count < 0)    {        throw new ArgumentOutOfRangeException("count", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_NegativeCount"));    }    if (startIndex > value.Length - count)    {        throw new ArgumentOutOfRangeException("startIndex", Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_IndexCountBuffer"));    }    if (separator == null)    {        separator = string.Empty;    }    if (count == 0)    {        return string.Empty;    }    int num = 0;    int num2 = startIndex + count - 1;    for (int i = startIndex; i <= num2; i++)    {        if (value[i] != null)        {            num += value[i].Length;        }    }    num += (count - 1) * separator.Length;    if (num < 0 || num + 1 < 0)    {        throw new OutOfMemoryException();    }    if (num == 0)    {        return string.Empty;    }    string text = string.FastAllocateString(num);    fixed (char* ptr = &text.m_firstChar)    {        UnSafeCharBuffer unSafeCharBuffer = new UnSafeCharBuffer(ptr, num);        unSafeCharBuffer.AppendString(value[startIndex]);        for (int j = startIndex + 1; j <= num2; j++)        {            unSafeCharBuffer.AppendString(separator);            unSafeCharBuffer.AppendString(value[j]);        }    }    return text;}

可以看到，string.Join的做法是先计算最终结果的大小，然后调用string.FastAllocateString分配空间，最后将数据直接复制到分配的缓冲区。很显然，这一过程和StringBuilder如出一辙。

但是测试结果毕竟摆在那里，那么问题在哪里呢？

看看该文的测试用例：

[Benchmark]public string UsingStringJoin() {            var list = new List < string > {                        "A",                        "B", "C", "D", "E"            };            var stringBuilder = new StringBuilder();            for (int i = 0; i < 10000; i++) {                        stringBuilder.Append(string.Join(' ', list));            }            return stringBuilder.ToString();}[Benchmark]public string UsingAppendJoin() {            var list = new List < string > {                        "A",                        "B", "C", "D", "E"            };            var stringBuilder = new StringBuilder();            for (int i = 0; i < 10000; i++) {                        stringBuilder.AppendJoin(' ', list);            }            return stringBuilder.ToString();}

问题就在下面的一句：

stringBuilder.Append(string.Join(' ', list));

这句代码实际上是先用string.Join把list拼好，再调用stringBuilder.Append把string.Join的结果拼接起来。这样，string.Join分配一次内存，stringBuilder再分配一次内存，内存占用怎能不大？

当然，没码没真相，得拿编译后的IL说话。所以，根据这个用法写段测试代码：

private void BtnStartClick(object sender, EventArgs e){    string[] dummy = new string[]    {        "zfsdfsd",        "sdfsdf"    };    StringBuilder sb = new StringBuilder();    sb.Append(string.Join(",", dummy));    string s = sb.ToString();    Console.WriteLine(s);}

看看IL：

 1 .method private hidebysig  2     instance void BtnStartClick ( 3         object sender, 4         class [mscorlib]System.EventArgs e 5     ) cil managed  6 { 7     // Header Size: 12 bytes 8     // Code Size: 65 (0x41) bytes 9     // LocalVarSig Token: 0x11000004 RID: 410     .maxstack 311     .locals init (12         [0] string[] dummy,13         [1] class [mscorlib]System.Text.StringBuilder sb,14         [2] string s,15         [3] string[] CS$0$000016     )17 18     /* (34,3)-(34,4) d:\Work_Private\IoT\ClientSimulator\MainForm.cs */19     /* 0x00000340 00           */ IL_0000: nop20     /* (35,4)-(35,52) d:\Work_Private\IoT\ClientSimulator\MainForm.cs */21     /* 0x00000341 18           */ IL_0001: ldc.i4.222     /* 0x00000342 8D1D000001   */ IL_0002: newarr    [mscorlib]System.String23     /* 0x00000347 0D           */ IL_0007: stloc.324     /* 0x00000348 09           */ IL_0008: ldloc.325     /* 0x00000349 16           */ IL_0009: ldc.i4.026     /* 0x0000034A 7201000070   */ IL_000A: ldstr     "zfsdfsd"27     /* 0x0000034F A2           */ IL_000F: stelem.ref28     /* 0x00000350 09           */ IL_0010: ldloc.329     /* 0x00000351 17           */ IL_0011: ldc.i4.130     /* 0x00000352 7211000070   */ IL_0012: ldstr     "sdfsdf"31     /* 0x00000357 A2           */ IL_0017: stelem.ref32     /* 0x00000358 09           */ IL_0018: ldloc.333     /* 0x00000359 0A           */ IL_0019: stloc.034     /* (37,4)-(37,41) d:\Work_Private\IoT\ClientSimulator\MainForm.cs */35     /* 0x0000035A 731600000A   */ IL_001A: newobj    instance void [mscorlib]System.Text.StringBuilder::.ctor()36     /* 0x0000035F 0B           */ IL_001F: stloc.137     /* (38,4)-(38,38) d:\Work_Private\IoT\ClientSimulator\MainForm.cs */38     /* 0x00000360 07           */ IL_0020: ldloc.139     /* 0x00000361 721F000070   */ IL_0021: ldstr     ","40     /* 0x00000366 06           */ IL_0026: ldloc.041     /* 0x00000367 281700000A   */ IL_0027: call      string [mscorlib]System.String::Join(string, string[])42     /* 0x0000036C 6F1800000A   */ IL_002C: callvirt  instance class [mscorlib]System.Text.StringBuilder [mscorlib]System.Text.StringBuilder::Append(string)43     /* 0x00000371 26           */ IL_0031: pop44     /* (40,4)-(40,27) d:\Work_Private\IoT\ClientSimulator\MainForm.cs */45     /* 0x00000372 07           */ IL_0032: ldloc.146     /* 0x00000373 6F1900000A   */ IL_0033: callvirt  instance string [mscorlib]System.Object::ToString()47     /* 0x00000378 0C           */ IL_0038: stloc.248     /* (42,4)-(42,25) d:\Work_Private\IoT\ClientSimulator\MainForm.cs */49     /* 0x00000379 08           */ IL_0039: ldloc.250     /* 0x0000037A 281A00000A   */ IL_003A: call      void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)51     /* 0x0000037F 00           */ IL_003F: nop52     /* (45,3)-(45,4) d:\Work_Private\IoT\ClientSimulator\MainForm.cs */53     /* 0x00000380 2A           */ IL_0040: ret54 } // end of method MainForm::BtnStartClick

从第41和42行可以清楚看到，代码先调用了String.Join，然后是StringBuilder.Append.

所以事情很清楚了。错误的代码得出了不符合本意的测试结果，根据这个结果得到的结论自然也是错误的。

实际上，根据MS的文档，“修改 StringBuilder 时，除非达到容量，否则对象不会为自己重新分配空间。 当达到容量时，将自动分配新的空间且容量翻倍。”，可以看出，在边界情况下，使用StringBuilder耗费的空间反而比Join要大。当然，考虑到内存对齐的因素，Join也会有部分内存浪费，但这实在是微不足道的。

那么，应该使用StringBuilder还是Join呢？

很简单，按照具体情况决定。如果要拼接的是现成的字符串数组，自然应该用Join。否则的话，还是用StringBuilder省事点。