1、首先，我们假设一个需求
给定一个 String 对象，过滤掉除了数字（字符'0'到'9'）以外的其它字符。要求时间开销尽可能小。过滤函数的原型如下：
String filter(String str);
针对上述需求，提出以下5个不同的过滤函数。为了叙述方便，函数名分别定为 filter1 到 filter5。其中 filter1 性能最差、filter5 性能最好。
2、代码——循序渐进的5种实现方式
为了方便测试性能，先准备好一份测试代码，具体如下：
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]); // 此处调用某个具体的过滤函数
}
long nEnd = System.currentTimeMillis();
System.out.println(nEnd-nBegin);
System.out.println(str);
}
};
java版本：JDK 1.5.0-09
字符串：长度32个 char，只含字母和数字
方法1：
先来揭晓性能最差的filter1，代码如下：
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;
}
如果你的代码不幸和 filter1 雷同，那你的 Java 功底可就是相当糟糕了，连字符串拼接需要用 StringBuffer 来优化都没搞明白。
方法2：
再来看看 filter2，代码如下：
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();
} filter2 通过使用 StringBuffer 来优化连接字符串的性能。为什么 StringBuffer 连接字符串的性能比 String 好，这个已经是老生常谈，此不赘述。
为什么不用 StringBuilder？
因为作者写这篇文章的时候StringBuilder刚出，为了广义性，就以StringBuffer来实现
方法3：
filter3，代码如下：
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 的代码差不多，区别在于先把 strOld.charAt(i) 赋值给 char 变量，节省了重复调用 charAt() 方法的开销；另外把 strOld.length() 先保存为 nLen，也节省了重复调用 length() 的开销。
由于 charAt() 和 length() 的内部实现都挺简单的，所以提升的性能不太明显。
另外补充一下，在 JDK 1.6 上，filter3 和 filter2 的性能基本相同。可能是因为 JDK 1.6 在编译时已经进行了相关的优化。
方法4：
filter4，代码如下：
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 差别也很小，唯一差别就在于调用了 StringBuffer 带参数的构造函数。通过 StringBuffer 的构造函数设置初始的容量大小，可以有效避免 append() 追加字符时重新分配内存，从而提高性能。
方法5：
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);
} 这个 filter5 和前几个方法的差别较大，filter5 既没有用 String 也没有用 StringBuffer，而是拿字符数组进行中间处理。
filter5 的处理时间，只用了0.72-0.78秒，相对于 filter4 提升了将近50%。思考原因，是不是因为直接操作字符数组，节省了 append(char) 的调用？通过查看 append(char) 的源代码，内部的实现很简单，应该不至于提升这么多。
那原因会是什么？
首先，虽然 filter5 有一个字符数组的创建开销，但是相对于 filter4 来说，StringBuffer 的构造函数内部也会有字符数组的创建开销。两相抵消。所以 filter5 比 filter4 还多节省了 StringBuffer 对象本身的创建开销。（在 JDK 1.5 环境中，这个因素比较明显）
其次，由于 StringBuffer 是线程安全的（它的方法都是 synchronized），因此调用它的方法有一定的同步开销，而字符数组则没有，这又是一个性能提升的地方。（此因素在 JDK 1.6 中比较明显）
基于上述两个因素，所以 filter5 比 filter4 又有较大幅度的提升。
3、对于5个方法的总结
上述5个方法，filter1 和 filter5 的性能相差约12倍（已经超过一个数量级）。除了 filter3 相对于 filter2 是通过消除函数重复调用来提升性能，其它的几个方法都是通过节省内存分配，降低了时间开销。可见内存分配对于性能的影响很大。
4、一点补充说明，关于时间和空间的平衡
另外，需要补充说明一下。方法4和方法5使用了空间换时间的手法来提升性能。假如被过滤的字符串【很大】，并且数字字符的比例【很低】，这种方式就不太合算了。
举个例子：被处理的字符串中，绝大部分都只含有不到10%的数字字符，只有少数字符串包含较多的数字字符。这时候该怎么办？
对于 filter4 来说，可以把 new StringBuffer(nLen); 修改为 new StringBuffer(nLen/10); 来节约空间开销。但是 filter5 就没法这么操作了。
所以，具体该用“方法4”还是“方法5”，要看具体情况了。只有在你【非常】看重时间开销，且数字字符比例很高（至少大于50%）的情况下，用 filter5 才合算。否则的话，建议用 filter4。