Java中字符串根據逗號截取的多方面分析

一、String的split()方法的使用

Java中對於字符串的截取操作，最常使用的是split()方法，這個方法可以根據給定的正則表達式將字符串切分成多個子串。在對基礎類型或簡單類型的字符串進行操作時，非常容易上手，只需要簡單的幾行代碼就可以完成。例如，我們可以像下面這樣對字符串進行分割:

String str = "apple, banana, orange";
String[] strs = str.split(", ");
for (String s : strs) {
    System.out.println(s);
}

上面的代碼中，我們定義了一個字符串變量”str”，它包含了三個水果的名稱，然後使用split()方法將其切分成三個子串。使用for循環遍歷字符串數組，輸出每個子串的值。運行以上代碼，得到的輸出結果為:

apple
banana
orange

從以上代碼中可以看出，使用split()方法的優點在於可以準確地根據指定的分隔符來分割字符串，非常方便。但是，當面對一些比較複雜的字符串匹配場景時，其效率就會出現問題，例如，字符串中包含大量的逗號分隔符，使用split()方法就會導致內存和時間的浪費，這個時候需要採用更為高效的算法。

二、根據模式匹配進行字符串分割

如果我們只需要在字符串中找到第n個逗號，並在其前後分別截取，那麼可以採用正則表達式來實現。以下代碼演示了如何使用Pattern和Matcher類在字符串中查找第一個逗號，並把它前後的子串輸出到控制台。

String str = "Java is cool, isn't it?";
Pattern pattern = Pattern.compile("(.*),(.*)");
Matcher matcher = pattern.matcher(str);
if (matcher.find()) {
    System.out.println("Before comma: " + matcher.group(1));
    System.out.println("After comma: " + matcher.group(2));
}

運行以上代碼，得到的輸出結果為:

Before comma: Java is cool
After comma: isn't it?

可以看到，使用正則表達式的方式能夠很好地實現字符串的分割，而且具有更高的靈活性。但是，由於Pattern和Matcher類的使用需要較多的代碼，其效率相對較低，不適用於高負載場景。

三、自定義算法實現字符串的分割

對於複雜的字符串分割情況，我們還可以採用自定義算法實現。以下代碼演示了如何通過遍歷字符串的方式查找逗號，並對其前後的子串分別存儲在一個字符串數組中：

public static String[] split(String str, char separator) {
    if (str == null || str.length() == 0) {
        return new String[0];
    }
    List list = new ArrayList();
    int start = 0;
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        if (str.charAt(i) == separator) {
            list.add(str.substring(start, i));
            start = i + 1;
        }
    }
    list.add(str.substring(start, str.length()));
    String[] array = new String[list.size()];
    return list.toArray(array);
}

接下來我們可以測試一下這個方法：

String str = "Microsoft, Windows, OS, Seven";
String[] strs = split(str, ',');
for (String s : strs) {
    System.out.println(s);
}

輸出結果為:

Microsoft
Windows
OS
Seven

可以看到，該算法實現比正則表達式效率更高，同時還支持自定義分隔符。

四、性能比較

在實際應用中，選擇使用哪種分割字符串的方式，一般需要根據具體的場景來決定。下面我們來比較一下不同分割字符串的方式的性能。以下代碼演示了如何使用JMH基準測試方法來進行性能比較。

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
@State(Scope.Benchmark)
public class MyBenchmark {
    private static final String STR = "ab,cde,fgh,ijk,lmn,opq,rst,uvw,xyz";
    private static final char SEPARATOR = ',';

    @Benchmark
    public String[] testSplit() {
        return STR.split(Character.toString(SEPARATOR));
    }

    @Benchmark
    public String[] testMatch() {
        Pattern pattern = Pattern.compile("[^" + SEPARATOR + "]+");
        Matcher matcher = pattern.matcher(STR);
        int count = 0;
        while (matcher.find()) {
            count++;
        }
        String[] tokens = new String[count];
        matcher.reset();
        count = 0;
        while (matcher.find()) {
            tokens[count++] = matcher.group();
        }
        return tokens;
    }

    @Benchmark
    public String[] testCustom() {
        List result = new ArrayList();
        int start = 0;
        for (int i = 0; i < STR.length(); i++) {
            if (STR.charAt(i) == SEPARATOR) {
                result.add(STR.substring(start, i));
                start = i + 1;
            }
        }
        result.add(STR.substring(start));
        return result.toArray(new String[0]);
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Options opt = new OptionsBuilder()
                .include(MyBenchmark.class.getSimpleName())
                .forks(1)
                .build();
        new Runner(opt).run();
    }
}

代碼說明:

• 首先使用@BenchmarkMode註解指定運行模式，這裡選擇的是AverageTime
• 使用@OutputTimeUnit註解指定輸出時間的單位，這裡選擇的是納秒
• 使用@State註解指定測試用例的作用域，這裡選擇的是Benchmark
• 然後分別定義testSplit()、testMatch()、testCustom()三個測試方法
• 在這三個方法中，我們分別採用了String的split()方法、Pattern和Matcher類以及自定義的算法來進行字符串分割
• 在main()方法中，我們使用JMH的Runner類來運行基準測試
• 運行以上代碼，結果如下表所示:

從結果中可以看出，自定義算法的運行時間最短，性能最優。

五、總結

Java中對於字符串的截取操作，常用的方法是split()、正則表達式和自定義算法。其中，split()方法適用於簡單的字符串截取場景，正則表達式具有更高的靈活性，而自定義算法在性能和穩定性上都比較優秀。