Java中StringTokenizer与String split方法的比较

一、Java 字符串处理基础概念

在 Java 编程中，对字符串进行拆分是一项常见的操作。我们经常会遇到需要根据特定的分隔符将一个字符串分割成多个子字符串的场景，比如解析配置文件中的数据、处理日志信息等。在 Java 中，StringTokenizer 类和 String 类的 split 方法都提供了这样的功能，但它们在实现方式、性能、功能特性等方面存在着诸多差异。

（一）字符串与分隔符的基本概念

1. 字符串：在 Java 中，String 是一个被广泛使用的类，用于表示字符串。字符串是由零个或多个字符组成的序列，这些字符可以是字母、数字、符号等。例如，"Hello, World!" 就是一个典型的字符串。Java 中的字符串是不可变的，这意味着一旦创建，其内容就不能被修改。每次对字符串进行操作（如拼接、分割等），实际上都会生成一个新的字符串对象。
2. 分隔符：分隔符是用于标识字符串中不同部分界限的字符或字符序列。在字符串拆分操作中，分隔符起着关键作用。常见的分隔符包括逗号（，）、空格（ ）、制表符（\t）、斜杠（/）等。例如，在字符串 "apple,banana,orange" 中，逗号就是分隔不同水果名称的分隔符。

二、StringTokenizer 类

StringTokenizer 类是 Java 早期提供的用于字符串分割的工具类，位于 java.util 包中。它通过指定的分隔符将字符串分割成一个个标记（token）。

（一）构造函数

1. StringTokenizer(String str)：使用默认的分隔符（空格、制表符、换行符、回车符、换页符）对字符串 str 进行分割。例如：

String str = "apple banana orange";
StringTokenizer tokenizer1 = new StringTokenizer(str);
while (tokenizer1.hasMoreTokens()) {
    System.out.println(tokenizer1.nextToken());
}

在上述代码中，str 字符串会按照默认分隔符（空格）进行分割，依次输出 "apple"、"banana"、"orange"。 2. StringTokenizer(String str, String delim)：使用指定的分隔符 delim 对字符串 str 进行分割。delim 可以是单个字符，也可以是字符序列。例如：

String str2 = "apple,banana;orange";
StringTokenizer tokenizer2 = new StringTokenizer(str2, ",;");
while (tokenizer2.hasMoreTokens()) {
    System.out.println(tokenizer2.nextToken());
}

这里，str2 字符串会按照逗号（，）和分号（;）进行分割，输出 "apple"、"banana"、"orange"。 3. StringTokenizer(String str, String delim, boolean returnDelims)：除了使用指定的分隔符 delim 对字符串 str 进行分割外，如果 returnDelims 为 true，则分隔符也会作为标记返回。例如：

String str3 = "apple,banana;orange";
StringTokenizer tokenizer3 = new StringTokenizer(str3, ",;", true);
while (tokenizer3.hasMoreTokens()) {
    System.out.println(tokenizer3.nextToken());
}

输出结果将是 "apple"、","、"banana"、";"、"orange"。

（二）核心方法

1. hasMoreTokens()：判断字符串中是否还有更多的标记。它返回一个 boolean 值，如果还有标记则返回 true，否则返回 false。通常在使用 nextToken() 方法前会调用此方法来避免 NoSuchElementException 异常。例如：

String str4 = "java,python,c++";
StringTokenizer tokenizer4 = new StringTokenizer(str4, ",");
while (tokenizer4.hasMoreTokens()) {
    System.out.println(tokenizer4.nextToken());
}

2. nextToken()：返回字符串中的下一个标记。如果没有更多标记，会抛出 NoSuchElementException 异常。例如：

String str5 = "ruby;perl";
StringTokenizer tokenizer5 = new StringTokenizer(str5, ";");
try {
    System.out.println(tokenizer5.nextToken());
    System.out.println(tokenizer5.nextToken());
    System.out.println(tokenizer5.nextToken()); // 这里会抛出 NoSuchElementException
} catch (NoSuchElementException e) {
    System.out.println("没有更多标记了");
}

3. countTokens()：返回剩余标记的数量。它不会消耗标记，只是提供一个预估的数量。例如：

String str6 = "html,css,javascript";
StringTokenizer tokenizer6 = new StringTokenizer(str6, ",");
System.out.println("剩余标记数量: " + tokenizer6.countTokens());
while (tokenizer6.hasMoreTokens()) {
    System.out.println(tokenizer6.nextToken());
}
System.out.println("剩余标记数量: " + tokenizer6.countTokens());

第一次输出的剩余标记数量为 3，在遍历完所有标记后，第二次输出的剩余标记数量为 0。

三、String 类的 split 方法

String 类的 split 方法是在 Java 1.4 版本引入的，它提供了强大且灵活的字符串分割功能。

（一）方法重载形式

1. split(String regex)：根据给定的正则表达式 regex 对字符串进行分割，返回一个字符串数组。例如：

String str7 = "apple,banana,orange";
String[] parts1 = str7.split(",");
for (String part : parts1) {
    System.out.println(part);
}

这里，str7 字符串按照逗号进行分割，数组 parts1 包含 "apple"、"banana"、"orange"。 2. split(String regex, int limit)：根据给定的正则表达式 regex 对字符串进行分割，并限制分割的次数。如果 limit 大于 0，则最多分割 limit - 1 次，数组长度不会超过 limit，并且数组的最后一个元素会包含所有剩余的字符。如果 limit 为 0，则会尽可能多地分割，并且丢弃末尾的空字符串。如果 limit 小于 0，则会尽可能多地分割，不丢弃末尾的空字符串。例如：

String str8 = "a,b,c,d";
String[] parts2 = str8.split(",", 3);
for (String part : parts2) {
    System.out.println(part);
}

输出结果为 "a"、"b"、"c,d"，因为限制了分割次数为 2 次。

（二）正则表达式的使用

split 方法使用正则表达式作为分隔符，这使得它在处理复杂的分隔规则时非常强大。例如，要分割一个包含多种分隔符（逗号、空格、分号）的字符串：

String str9 = "apple, banana; orange";
String[] parts3 = str9.split("[, ;]");
for (String part : parts3) {
    if (!part.isEmpty()) {
        System.out.println(part);
    }
}

这里使用了字符类 [, ;] 作为正则表达式，表示逗号、空格、分号中的任意一个都可以作为分隔符。同时，通过检查空字符串避免输出多余的空元素。

四、两者在功能特性上的比较

1. 分隔符的灵活性
   • StringTokenizer：虽然可以通过构造函数指定分隔符，但分隔符只能是字符序列，不支持复杂的正则表达式。这在处理一些简单的固定分隔符场景下很方便，但对于复杂的分隔需求就显得力不从心。例如，要根据一个或多个连续的空格进行分割，StringTokenizer 就无法直接实现。
   • split 方法：支持正则表达式作为分隔符，极大地提高了分隔的灵活性。可以处理各种复杂的分隔模式，如根据单词边界、特定字符组合等进行分割。例如，要根据非字母字符进行分割，使用 split("[^a-zA-Z]+") 即可轻松实现。
2. 空字符串处理
   • StringTokenizer：默认情况下，StringTokenizer 会忽略字符串开头和结尾的分隔符，并且不会返回空字符串作为标记。例如：

String str10 = ",apple,banana,";
StringTokenizer tokenizer7 = new StringTokenizer(str10, ",");
while (tokenizer7.hasMoreTokens()) {
    System.out.println(tokenizer7.nextToken());
}

输出结果为 "apple"、"banana"，开头和结尾的空字符串被忽略。 - split 方法：当使用 split(String regex) 形式时，默认会丢弃末尾的空字符串。例如：

String str11 = ",apple,banana,";
String[] parts4 = str11.split(",");
for (String part : parts4) {
    System.out.println(part);
}

输出同样为 "apple"、"banana"。但如果使用 split(String regex, int limit) 且 limit 小于 0，则不会丢弃末尾的空字符串。例如：

String[] parts5 = str11.split(",", -1);
for (String part : parts5) {
    System.out.println(part);
}

输出结果为 ""、"apple"、"banana"、""。 3. 返回结果类型 - StringTokenizer：通过 nextToken() 方法逐个返回标记，需要通过循环和 hasMoreTokens() 方法来遍历所有标记。它更像是一个迭代器的方式来处理分割结果。 - split 方法：直接返回一个字符串数组，一次性获取所有的分割结果。这使得在需要对分割后的所有部分进行整体操作时更加方便，比如使用 Arrays 类的一些方法对数组进行排序、查找等。

五、两者在性能方面的比较

1. 测试方法 为了比较 StringTokenizer 和 split 方法的性能，我们可以编写一个性能测试程序。基本思路是对大量相同的字符串进行多次分割操作，记录每次操作的时间，然后计算平均时间。以下是一个简单的性能测试代码示例：

import java.util.StringTokenizer;

public class PerformanceTest {
    private static final String TEST_STRING = "a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,r,s,t,u,v,w,x,y,z";
    private static final int ITERATIONS = 1000000;

    public static void main(String[] args) {
        long startTime, endTime;

        // 测试 StringTokenizer
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < ITERATIONS; i++) {
            StringTokenizer tokenizer = new StringTokenizer(TEST_STRING, ",");
            while (tokenizer.hasMoreTokens()) {
                tokenizer.nextToken();
            }
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("StringTokenizer 平均时间: " + (endTime - startTime) / (double) ITERATIONS + " 毫秒");

        // 测试 split 方法
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < ITERATIONS; i++) {
            TEST_STRING.split(",");
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("split 方法平均时间: " + (endTime - startTime) / (double) ITERATIONS + " 毫秒");
    }
}

2. 性能分析
   • StringTokenizer：StringTokenizer 是一个相对较老的类，其实现较为简单直接。它在处理字符串分割时，不需要像 split 方法那样解析正则表达式（因为它不支持正则），所以在分隔符简单且固定的情况下，性能相对较好。而且它逐个返回标记的方式，在内存使用上相对较为节省，因为不需要一次性创建一个包含所有分割结果的数组。
   • split 方法：由于 split 方法支持正则表达式，在解析正则表达式时会消耗一定的时间和资源。特别是对于复杂的正则表达式，解析成本会更高。同时，它返回一个字符串数组，需要一次性分配足够的内存来存储所有的分割结果，如果分割后的部分较多，可能会导致较大的内存开销。在上述简单的性能测试中，对于简单的逗号分隔，StringTokenizer 的平均时间可能会比 split 方法略低。但如果分隔符是复杂的正则表达式，split 方法的性能劣势会更加明显。

六、适用场景分析

1. 简单固定分隔符场景
   • 如果分隔符是简单且固定的字符或字符序列，并且不需要处理复杂的正则表达式，StringTokenizer 是一个不错的选择。例如，在解析简单的配置文件，其中字段之间用固定的字符（如逗号）分隔，使用 StringTokenizer 可以快速实现分割，并且性能较好。同时，由于它不返回空字符串作为标记，在这种场景下也符合通常的需求。
2. 复杂分隔规则场景
   • 当需要根据复杂的规则进行字符串分割，如基于正则表达式定义的分隔模式时，split 方法无疑是首选。比如在解析日志文件，其中的字段分隔可能包含多种字符组合，使用 split 方法结合正则表达式可以轻松实现准确的分割。虽然性能可能会受到一定影响，但在功能的灵活性面前，这种牺牲在很多情况下是可以接受的。
3. 对返回结果处理方式
   • 如果需要逐个处理分割后的部分，并且希望以迭代的方式获取数据，StringTokenizer 更适合。它的 hasMoreTokens() 和 nextToken() 方法提供了方便的迭代接口。
   • 如果需要对分割后的所有部分进行整体操作，如排序、查找等，split 方法返回的字符串数组则更便于使用。可以直接利用 Arrays 类的各种方法对数组进行操作，提高开发效率。

七、常见问题及解决方法

1. StringTokenizer 中的 NoSuchElementException 异常
   • 问题描述：在使用 StringTokenizer 的 nextToken() 方法时，如果已经没有更多标记，会抛出 NoSuchElementException 异常。例如：

String str12 = "one";
StringTokenizer tokenizer8 = new StringTokenizer(str12, ",");
System.out.println(tokenizer8.nextToken());
System.out.println(tokenizer8.nextToken()); // 这里会抛出 NoSuchElementException

- **解决方法**：在调用 `nextToken()` 方法前，先使用 `hasMoreTokens()` 方法进行判断，确保还有更多标记可获取。例如：

String str13 = "one";
StringTokenizer tokenizer9 = new StringTokenizer(str13, ",");
while (tokenizer9.hasMoreTokens()) {
    System.out.println(tokenizer9.nextToken());
}

2. split 方法中的正则表达式相关问题
   • 问题描述：当正则表达式编写不正确时，split 方法可能无法按照预期进行分割，甚至会抛出 PatternSyntaxException 异常。例如，将正则表达式写成 split(",+;")（错误的写法，+ 后面应该是字符类或其他合法的正则元素），会导致异常。
   • 解决方法：确保正则表达式的正确性。可以使用在线正则表达式测试工具，先验证正则表达式是否符合预期的匹配规则。同时，对于复杂的正则表达式，可以进行适当的注释，提高代码的可读性。例如，正确的写法可能是 split("(,|;)+")，表示一个或多个逗号或分号作为分隔符。

八、总结与最佳实践建议

1. 总结
   • StringTokenizer 和 String 类的 split 方法都为 Java 开发者提供了字符串分割的功能，但它们在功能特性、性能和适用场景上存在明显差异。StringTokenizer 简单直接，适用于简单固定分隔符且以迭代方式处理结果的场景；而 split 方法功能强大，支持复杂的正则表达式分隔，但在性能和内存使用上可能有一定代价，适用于对分隔灵活性要求高且需要整体处理分割结果的场景。
2. 最佳实践建议
   • 在开发过程中，首先要根据具体的需求来选择合适的字符串分割方式。如果分隔规则简单，优先考虑 StringTokenizer，以获得较好的性能和简单的代码实现。如果遇到复杂的分隔需求，不要犹豫使用 split 方法，同时要注意优化正则表达式以提高性能。
   • 对于性能敏感的场景，如在循环中频繁进行字符串分割操作，建议进行性能测试，对比 StringTokenizer 和 split 方法在实际数据上的表现，选择性能更优的方案。
   • 在编写代码时，要注意处理可能出现的异常，如 StringTokenizer 的 NoSuchElementException 和 split 方法中正则表达式相关的异常，确保程序的健壮性。

通过深入理解 StringTokenizer 和 split 方法的特点、差异及适用场景，开发者可以在实际项目中更高效地进行字符串处理，编写出性能更好、更健壮的代码。