String,StringBuilder,StringBuffer源码分析

声明:本文使用JDK1.8

在Java中,对于字符串的操作有这三种:String、StringBuilder、StringBuffer。这三者的效率是:StringBuilder > StringBuffer > String。

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String a = "abc";
a = a + "d";
System.out.println(a);
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
buffer.append("a");
System.out.println(buffer);
StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append("b");
System.out.println(builder);

String

先来看下String的源码,如图所示:

从图中我们可以看出,String 是由 char 数组构成的,而且有 final 关键字修饰,这说明 String 类型的对象是不可以改变的。那么,平时我们使用“+”来拼接字符串是什么实现的?

如上面的代码,首先创建一个 String 对象 a,再把“abc”赋值给它,后面Java虚拟机又创建了一个 String 对象 a,然后再把原来的 a 的值和 “d” 加起来再赋值给新的 a,而原来的a 就会被Java虚拟机的垃圾回收机制(GC)给回收掉了,所以,a 实际上并没有被更改,也就是前面说的 String 对象一旦创建之后就不可更改了。从这里可以看出,对于频繁操作的字符串,不建议使用 String 类型,这将会是一个不断创建新的对象并且将旧的对象回收的一个过程,所以执行速度很慢。

对于 String 类型对象的“+”操作,通过在 StringBuilder 的 append 方法上面打断点,可以发现对于String的操作,其实是使用了 StringBuilderappend 操作,这个不是线程安全。详细可以看下面关于 StringBuilder 的源码。

String 的性能差,主要是对于频繁操作的字符串,不断的创建和销毁对象,对于程序性能有很大的影响。

StringBuffer

从源码中我们可以看出,对 StringBuffer 来说,底层也是 char 数组。StringBuffer 默认初始空间是16。对于 StringBuffer 的扩容,从下面的这张图上面可以看出,是在旧的数组的2倍上面,再加2进行扩容。

下面我们在来看下 StringBuffer 的操作函数appendappend 方法是由 synchronized 修饰的,是线程安全的。

StringBuilder

通过和 StringBuffer 的源码比较,我们发现,底层也是char数组,初始空间也是16。StringBuilderStringBuffer 都是从 AbstractStringBuilder 继承来的,所以对于其初始空间和扩容都是相同的。

对于 StringBuilderStringBuffer 的区别可以从下面的这张图片上看出,对于append()方法,缺少了synchronized 修饰,这使得 StringBuilder 不是一个线程安全。

三者性能比较

我做了个测试,代码如下:

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public static void main(String[] args) {
int num = 10000;
String a = "abc";
long time = System.currentTimeMillis();
for (int i = 1; i < num; i++) {
a = a + i;
}
System.out.println(System.currentTimeMillis() - time);
long time1 = System.currentTimeMillis();
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
for (int i = 1; i < num; i++) {
buffer.append(i);
}
System.out.println(System.currentTimeMillis() - time1);
StringBuilder builder = new StringBuilder();
long time2 = System.currentTimeMillis();
for (int i = 1; i < num; i++) {
builder.append(i);
}
System.out.println(System.currentTimeMillis() - time2);
}

再来看下运行的结果:

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从运行结果,我们可以非常明显的看出这三者的性能比较。

总结

String 长度大小不可变
StringBuffer 和 StringBuilder 长度可变
StringBuffer 线程安全 StringBuilder 线程不安全
因此:
String:适用于少量的字符串操作的情况
StringBuilder:适用于单线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况
StringBuffer:适用多线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况

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