Конкатенация строк в Java: почему советы 2008 года всё ещё работают — и почему этого уже недостаточно

for (String s : data) {
    result += s;
}

String result = "";
for (String item : data) {
    result += item;
}

String result = "";
for (String item : data) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    sb.append(result);
    sb.append(item);
    result = sb.toString();
}

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String item : data) {
    sb.append(item);
}
String result = sb.toString();

// class version 52.0 (52) — Java 8
public static concat(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
  NEW java/lang/StringBuilder
  DUP
  INVOKESPECIAL java/lang/StringBuilder. ()V
  ALOAD 0
  INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  ALOAD 1
  INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  ALOAD 2
  INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.append (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
  INVOKEVIRTUAL java/lang/StringBuilder.toString ()Ljava/lang/String;
  ARETURN

// class version 65.0 (65) — Java 21
public static concat(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;
  ALOAD 0
  ALOAD 1
  ALOAD 2
  INVOKEDYNAMIC makeConcatWithConstants(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String; [
    java/lang/invoke/StringConcatFactory.makeConcatWithConstants(...)
    // arguments: "\u0001\u0001\u0001"
  ]
  ARETURN

StringConcatFactory MH_INLINE_SIZED_EXACT is here for (String,String,String)String

for (int i = 0; i < 100_000; i++) {
    String s = a + b + c;
    //против new StringBuilder().append(a).append(b).append(c).toString()
}

Plus:    11.693 ms
Builder: 4.978 ms

static String builder() {
  for (int i = 0; i < 100_000; i++) {
    String s = a + b + c;
    //против new StringBuilder().append(a).append(b).append(c).toString()
    return s; //результат утекает из выражения
  }
}

Plus:    7.682 ms
Builder: 4.678 ms

int len = (a + b + c).length();//казалось бы, объект не нужен
// против
int len = new StringBuilder().append(a).append(b).append(c).toString().length();

Plus:    155.659 ms  (10 млн итераций)
Builder: 99.952 ms

//метод 1 результат утекает вызывающему коду
public static String concatAndReturn(String a, String b, String c) {
    return a + b + c;
}
// метод 2 результат используется только внутри метода
public static int concatAndGetLength(String a, String b, String c) {
    String s = a + b + c;
    return s.length();   //сам объект String наружу не отдаётся
}

[0.086s][info][gc] GC(0) Pause Full (System.gc()) 22M->1M(40M) 2.833ms
[0.205s][info][gc] GC(1) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 13M->1M(40M) 0.616ms
[0.211s][info][gc] GC(2) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 17M->1M(40M) 0.511ms
[0.216s][info][gc] GC(3) Pause Full (System.gc()) 7M->1M(16M) 2.405ms
[0.327s][info][gc] GC(4) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 9M->1M(16M) 0.256ms
[0.330s][info][gc] GC(5) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 9M->1M(16M) 0.229ms
[0.333s][info][gc] GC(6) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 9M->1M(16M) 0.259ms
[0.338s][info][gc] GC(7) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 9M->1M(264M) 0.780ms
concatAndReturn: 19 ms
concatAndGetLength: 18 ms

[0.082s][info][gc] GC(0) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 24M->1M(512M) 1.654ms
[0.085s][info][gc] GC(1) Pause Full (System.gc()) 4M->1M(16M) 2.444ms
[0.199s][info][gc] GC(2) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 5M->1M(16M) 0.543ms
[0.207s][info][gc] GC(3) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 5M->1M(16M) 0.403ms
[0.210s][info][gc] GC(4) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 5M->1M(16M) 0.281ms
[0.211s][info][gc] GC(5) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 5M->1M(16M) 0.175ms
[0.212s][info][gc] GC(6) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 5M->1M(264M) 0.669ms
[0.228s][info][gc] GC(7) Pause Full (System.gc()) 35M->1M(28M) 2.213ms
[0.354s][info][gc] GC(8) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 17M->1M(28M) 0.581ms
[0.358s][info][gc] GC(9) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 17M->1M(28M) 0.198ms
[0.360s][info][gc] GC(10) Pause Young (Normal) (G1 Evacuation Pause) 13M->1M(28M) 0.186ms
concatAndReturn: 29 ms
concatAndGetLength: 25 ms

• Возврат строки из метода - ссылка утекает вызывающему коду.
  
• Передача в любой метод за пределами текущего: logger.info(result), map.put(key, result), response.setBody(result) - строка уходит в чужой код, и JIT не может отследить её судьбу.
  
• Сохранение в поле объекта или статическую переменную - ссылка покидает метод.
  
• Накопление в цикле: если результат конкатенации используется как аккумулятор на следующей итерации, объект живёт между итерациями и не может быть устранён.
  
• Сложный поток управления: исключения, синхронизация, виртуальные вызовы могут заставить JIT отказаться от scalar replacement.

String result = items.stream().reduce("", (acc, item) -> acc + item);

String result = items.stream().collect(Collectors.joining());

logger.debug("Processing user " + user.getId() + " at " + Instant.now());

for (Event event : events) {
    logger.debug("Processing event " + event.getId() + " at " + Instant.now());
}

logger.debug("Processing event {} at {}", event.getId(), Instant.now());

String message = String.format("User %s logged in from %s", username, ip);

String json = """
    {
        "user": "%s",
        "ip": "%s"
    }
    """.formatted(username, ip);

//100 000 вызовов:
String.format / formatted:  45.2 ms
a + b + c:                  7.6 ms

private static final MessageFormat fmt = new MessageFormat("{0} connected from {1}");

String query = "SELECT * FROM users WHERE name='" + userName + "' AND active=" + active;
String json  = "{\"user\":\"" + userName + "\", \"ip\":\"" + ip + "\"}";
String html  = "

";

//SQL — PreparedStatement
PreparedStatement ps = connection.prepareStatement(
    "SELECT * FROM users WHERE name = ? AND active = ?"
);
//JSON/HTML/SQL — Text Blocks (Java 15+), ноль рантайм-склеек
String json = """
    {
        "user": "%s",
        "ip": "%s"
    }
    """.formatted(username, ip);

String json = "{\n"
    + "    \"user\": \"" + userName + "\",\n"
    + "    \"ip\": \"" + ip + "\"\n"
    + "}";

String json = """
    {
        "user": "%s",
        "ip": "%s"
    }
    """.formatted(userName, ip);

String message = STR."User \{userName} logged in from \{ip}";