java8 String、StringBuffer、StringBuilder区别

本文深入探讨了Java中String、StringBuffer与StringBuilder的区别,解析了它们的特性和使用场景,特别是对字符串创建机理和常量池优化进行了详细说明。

各自区别

String

String 是Java语言非常基础重要的类,提供了构造和管理字符串的各种基本逻辑。他是典型的Immutable(不可变)的类,被声明成为final class,代表不能被基础,且所有的属性也都是final的。也由于它的不可变性,类似拼接、裁剪字符串等动作,都会产生新的String对象。 所以对于字符串操作的普遍性,相关操作的效率往往性能会有影响。

StringBuffer

StringBuffer 是为解决上面提到拼接产生太多中间对象的问题而提供的一个类,我们可以使用append或者add函数,把字符串添加到已有序列的末尾或者指定位置。StringBuffer本质是一个线程安全的可修改字符串序列,保证了线程安全。内部使用了大量synchronized保证方法的安全,所以相应的带来额外的性能开销

StringBuilder

1.5x新增,在能力上跟StringBuffer没啥区别,去掉了synchronized方法,有效的减小开销,是绝大部分情况下进行字符串拼接的首选

知识扩展

String特性
A

String是Immutable类的典型实现,原生的保证了基础线程安全,因为你无法对它内部数据进行任何修改,这种便利甚至体现在拷贝构造函数中,由于不可变,Immutable对象在拷贝时不需要额外复制数据。

B

针对常量池的优化。当2个String对象拥有相同的值时,他们只引用常量池中的同一个拷贝。当同一个字符串反复出现时,这个技术可以大幅度节省内存空间。

StringBuffer和StringBuilder 使用考量
A

底层都是利用可修改的(char,JDK 9以后是byte)数组,二者都继承了AbstractStringBuilder,里面包含了基本操作,区别仅在于最终的方法是否加了synchronized

B

实现都是基于数组,所以必须考虑数组扩容导致的数据迁移带来的开销(初始值为16)

public StringBuffer() {
    super(16);
}
String的创建机理

Java为了避免在一个系统中产生大量的String对象,引入了字符串常量池。其运行机制是:创建一个字符串时,首先检查池中是否有值相同的字符串对象,如果有则不需要创建直接从池中刚查找到的对象引用;如果没有则新建字符串对象,返回对象引用,并且将新创建的对象放入池中。但是,通过new方法创建的String对象是不检查字符串池的,而是直接在堆区或栈区创建一个新的对象,也不会把对象放入池中。上述原则只适用于通过直接量给String对象引用赋值的情况。

举例:String str1 = "123"; //通过直接量赋值方式,放入字符串常量池
String str2 = new String(123);//通过new方式赋值方式,不放入字符串常量池​​​​

应用场景
A

在字符串内容不经常发生变化的业务场景优先使用String类。例如:常量声明、少量的字符串拼接操作等。如果有大量的字符串内容拼接,避免使用String与String之间的“+”操作,因为这样会产生大量无用的中间对象,耗费空间且执行效率低下(新建对象、回收对象花费大量时间)

B

在频繁进行字符串的运算(如拼接、替换、删除等),并且运行在多线程环境下,建议使用StringBuffer,例如XML解析、HTTP参数解析与封装

C

在频繁进行字符串的运算(如拼接、替换、删除等),并且运行在单线程环境下,建议使用StringBuilder,例如SQL语句拼装、JSON封装等

### 三者的区别 #### 1. **可变性** - **String** 是不可变的字符序列,一旦创建后,内容无法更改。对字符串的任何修改都会生新的字符串对象,这可能导致性能问题,尤其是在频繁修改的情况下。 - **StringBuffer** 和 **StringBuilder** 都是可变的字符序列,可以在不创建新对象的情况下进行字符串的拼接、修改等操作,因此在频繁操作字符串时效率更高。 #### 2. **线程安全性** - **StringBuffer** 是线程安全的,其内部方法大多使用了 `synchronized` 关键字进行同步,因此可以在多线程环境下安全使用。 - **StringBuilder** 不是线程安全的,其方法没有使用 `synchronized`,因此在单线程环境下性能更高,但在多线程环境下可能会出现数据不一致的问题。 - **String** 由于是不可变的,其本身也是线程安全的,但不适合频繁修改的场景。 #### 3. **性能** - **StringBuilder** 的性能最高,适用于单线程环境下的大量字符串操作。 - **StringBuffer** 的性能略低于 StringBuilder,适用于多线程环境下的大量字符串操作。 - **String** 的性能最差,适用于少量字符串操作。 #### 4. **使用场景** - **String**:适用于字符串操作较少的场景,或者需要保证线程安全且不频繁修改字符串的场景。 - **StringBuffer**:适用于多线程环境下需要频繁修改字符串的场景。 - **StringBuilder**:适用于单线程环境下需要频繁修改字符串的场景,推荐使用。 #### 5. **对象转换** - **StringBuilder** 和 **String** 可以相互转换。可以通过 `toString()` 方法将 `StringBuilder` 转换为 `String`,也可以通过构造函数将 `String` 转换为 `StringBuilder`。 ```java // 将 StringBuilder 转换为 String StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello"); String str = sb.toString(); // 将 String 转换为 StringBuilder String str2 = "World"; StringBuilder sb2 = new StringBuilder(str2); ``` #### 6. **扩容机制** - **StringBuffer** 和 **StringBuilder** 的初始容量为 16,当容量不足时会进行扩容。扩容的规则是:新的容量 = 原始容量 * 2 + 2。这种设计是为了防止在初始容量为 0 的情况下,通过位运算符向右移动 1 位仍然为 0 的问题。 #### 7. **示例代码** 以下是一个简单的示例,展示了 `String`、`StringBuffer` 和 `StringBuilder` 的基本用法: ```java // String 示例 String str = "Hello"; str += " World"; // 创建新的 String 对象 // StringBuffer 示例 StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer("Hello"); stringBuffer.append(" World"); // 修改原有对象 // StringBuilder 示例 StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("Hello"); stringBuilder.append(" World"); // 修改原有对象 ``` ###
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