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★一個簡單的需求
首先描述一下需求：
給定一個 String 對象，過濾掉除了數字（字符'0'到'9'）以外的其它字符。要求時間開銷盡可能小。過濾函數的原型如下：
String filter(String str);
針對上述需求，俺寫了5個不同的過濾函數。為了敘述方便，函數名分別定為 filter1 到 filter5。其中 filter1 性能最差、filter5 性能最好。在看后續的內容之前，你先暗自思考一下，如果由你來實現該函數，大概會寫成什么樣？最好把你想好的函數寫下來，便於跟俺給出的例子作對比。
★代碼——循序漸進的5種實現方式
◇測試代碼
為了方便測試性能，先准備好一坨測試代碼，具體如下：
class Test { public static void main(String[] args) { if(args.length != 1) { return; } String str = ""; long nBegin = System.currentTimeMillis(); for(int i=0; i<1024*1024; i++) { str = filterN(args[0]); // 此處調用某個具體的過濾函數 } long nEnd = System.currentTimeMillis(); System.out.println(nEnd-nBegin); System.out.println(str); } };
在沒有想好你的實現方式之前，先別偷看后續內容哦！另外，先注明一下，俺的 Java 環境是 JDK 1.5.0-09，使用的測試字符串是隨機生成的，長度32個 char，只含字母和數字。由於 JDK 版本和機器性能不盡相同，你在自己機器上測試的結果可能跟俺下面給出的數值不太一樣。
◇版本1
先來揭曉性能最差的filter1，代碼如下：
private static String filter1(String strOld) { String strNew = new String(); for(int i=0; i<strOld.length(); i++) { if('0'<=strOld.charAt(i) && strOld.charAt(i)<='9') { strNew += strOld.charAt(i); } } return strNew; }
如果你的代碼不幸和 filter1 雷同，那你的 Java 功底可就是相當糟糕了，連字符串拼接需要用 StringBuffer 來優化都沒搞明白。
為了和后續對比，先記下 filter1 的處理時間，大約在 8.81-8.90秒 之間。
◇版本2
再來看看 filter2，代碼如下：
private static String filter2(String strOld) { StringBuffer strNew = new StringBuffer(); for(int i=0; i<strOld.length(); i++) { if('0'<=strOld.charAt(i) && strOld.charAt(i)<='9') { strNew.append(strOld.charAt(i)); } } return strNew.toString(); }
其實剛才在評價 filter1 的時候，已經泄露了 filter2 的天機。filter2 通過使用 StringBuffer 來優化連接字符串的性能。為什么 StringBuffer 連接字符串的性能比 String 好，這個已經是老生常談，俺在這兒就不細說啦。尚不清楚的同學自己上 Google 一查便知。估計應該有挺多同學會寫出類似 filter2 的代碼。
有些同學可能會問：為啥不用 StringBuilder？
確實，在 JDK 1.5 新增加了 StringBuilder 這個類，其性能會比 StringBuffer 更好。不過捏，考慮到有可能要拿到其它版本的 JDK 上作對比測試，而且 StringBuilder 和 StringBuffer 之間的差異【不是】本文討論的重點，所以后面的例子都使用 StringBuffer 來實現。
filter2 的處理時間大約為 2.14-2.18秒，提升了大約4倍。
◇版本3
接着看看 filter3，代碼如下：
private static String filter3(String strOld) { StringBuffer strNew = new StringBuffer(); int nLen = strOld.length(); for(int i=0; i<nLen; i++) { char ch = strOld.charAt(i); if('0'<=ch && ch<='9') { strNew.append(ch); } } return strNew.toString(); }
乍一看，filter3 和 filter2 的代碼差不多嘛！再仔細瞧一瞧，原來先把 strOld.charAt(i) 賦值給 char 變量，節省了重復調用 charAt() 方法的開銷；另外把 strOld.length() 先保存為 nLen，也節省了重復調用 length() 的開銷。能想到這一步的同學，估計是比較細心的。
經過此一優化，處理時間節省為 1.48-1.52秒，提升了約30%。由於 charAt() 和 length() 的內部實現都挺簡單的，所以提升的性能不太明顯。
另外補充一下，經網友反饋，在 JDK 1.6 上，filter3 和 filter2 的性能基本相同。俺估計：可能是因為 JDK 1.6 在編譯時已經進行了相關的優化。
◇版本4
然后看看 filter4，代碼如下：
private static String filter4(String strOld) { int nLen = strOld.length(); StringBuffer strNew = new StringBuffer(nLen); for(int i=0; i<nLen; i++) { char ch = strOld.charAt(i); if('0'<=ch && ch<='9') { strNew.append(ch); } } return strNew.toString(); }
filter4 和 filter3 差別也很小，唯一差別就在於調用了 StringBuffer 帶參數的構造函數。通過 StringBuffer 的構造函數設置初始的容量大小，可以有效避免 append() 追加字符時重新分配內存，從而提高性能。
filter4 的處理時間大約在 1.33-1.39秒，約提高10%左右。可惜提升的幅度有點小 :-(
◇版本5
最后來看看“終極版本”——性能最好的 filter5。
private static String filter5(String strOld) { int nLen = strOld.length(); char[] chArray = new char[nLen]; int nPos = 0; for(int i=0; i<nLen; i++) { char ch = strOld.charAt(i); if('0'<=ch && ch<='9') { chArray[nPos] = ch; nPos++; } } return new String(chArray, 0, nPos); }
猛一看，你可能會想：這個 filter5 和前幾個版本的差別也忒大了吧！filter5 既沒有用 String 也沒有用 StringBuffer，而是拿字符數組進行中間處理。
filter5 的處理時間，只用了0.72-0.78秒，相對於 filter4 提升了將近50%。為啥捏？是不是因為直接操作字符數組，節省了 append(char) 的調用？通過查看 append(char) 的源代碼，內部的實現很簡單，應該不至於提升這么多。
那是什么原因捏？
首先，雖然 filter5 有一個字符數組的創建開銷，但是相對於 filter4 來說，StringBuffer 的構造函數內部也會有字符數組的創建開銷。兩相抵消。所以 filter5 比 filter4 還多節省了 StringBuffer 對象本身的創建開銷。（在俺的 JDK 1.5 環境中，這個因素比較明顯）
其次，由於 StringBuffer 是線程安全的（它的方法都是 synchronized），因此調用它的方法有一定的同步開銷，而字符數組則沒有，這又是一個性能提升的地方。（經熱心讀者反饋，此因素在 JDK 1.6 中比較明顯）
基於上述兩個因素，所以 filter5 比 filter4 又有較大幅度的提升。
★對於5個版本的總結
上述5個版本，filter1 和 filter5 的性能相差約12倍（已經超過一個數量級）。除了 filter3 相對於 filter2 是通過消除函數重復調用來提升性能，其它的幾個版本都是通過節省內存分配，降低了時間開銷。可見內存分配對於性能的影響有多大啊！
★一點補充說明，關於時間和空間的平衡
另外，需要補充說明一下。版本4和版本5使用了空間換時間的手法來提升性能。假如被過濾的字符串【很大】，並且數字字符的比例【很低】，這種方式就不太合算了。
舉個例子：被處理的字符串中，絕大部分都只含有不到10%的數字字符，只有少數字符串包含較多的數字字符。這時候該怎么辦捏？
對於 filter4 來說，可以把 new StringBuffer(nLen); 修改為 new StringBuffer(nLen/10); 來節約空間開銷。但是 filter5 就沒法這么玩了。
所以，具體該用“版本4”還是“版本5”，要看具體情況了。只有在你【非常】看重時間開銷，且數字字符比例很高（至少大於50%）的情況下，用 filter5 才合算。否則的話，建議用 filter4。