String与StringBuffer、StringBuilder对比

1. String

1.1不变性

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

从上述String的源码中，可以看出如下两点：

• String类被final修饰，String类不能再被继承，也即对String 的操作方法，不会再被继承重写；
• String的底层实现是通过char类型的字符数组value而实现，value同时也被final修饰，也即在赋值后无法修改；且访问权限是private，外部无法访问，而String本身也无修改的方法，所以value赋值后，内存地址无法修改；

因为String 的不变性所以String 的大多数操作方法都会返回新的String，如：

		String aString = "123aaaaabbb";
		aString.replace("3", "b");
		System.out.println(aString); // 输出 "123aaaaabbb"
		String repStr =aString.replace("3", "b");
		System.out.println(repStr);// 输出 "12baaaaabbb"

• 意义及应用

1.满足字符串常量池的设计
只有字符串是不可变的，字符串池才能实现，字符串池的实现可以在运行时节约很多heap空间，因为不同的字符串变量都指向池中的同一个字符串。但如果字符串是可变的，那么String interning将不能实现，（String interning是指对不同的字符串仅仅只保存一个，即不会保存多个相同的字符串)，因为这样的话，如果变量改变了它的值，那么其它指向这个值的变量的值也会一起改变。
2.安全性考量
在应用方面：如果字符串是可变的，那么会引起很严重的安全问题。譬如，数据库的用户名、密码都是以字符串的形式传入来获得数据库的连接，或者在socket编程中，主机名和端口都是以字符串的形式传入。因为字符串是不可变的，所以它的值是不可改变的，否则黑客们可以钻到空子，改变字符串指向的对象的值，造成安全漏洞。
在线程安全方面：因为字符串是不可变的，所以是多线程安全的，同一个字符串实例可以被多个线程共享。这样便不用因为线程安全问题而使用同步。字符串自己便是线程安全的。
3.允许String对象缓存HashCode
因为字符串是不可变的，所以在它创建的时候hashcode就被缓存了，不需要重新计算。这就使得字符串很适合作为Map中的键，字符串的处理速度要快过其它的键对象。这就是HashMap中的键往往都使用字符串。

1.2相等判断

		repStr.equals(aString);

//equals源码
public boolean equals(Object anObject) {
        if (this == anObject) {
            return true;
        }
        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = value.length;
            if (n == anotherString.value.length) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

如上为String类中的equals方法，首先判断对象是引用是否相同，然后判断是否为String对象，判断长度，最后逐位对比。

2.与StringBuffer及StringBuilder对比

通常情况，执行速度 StringBuilder > StringBuffer > String；

2.1 String 类型和 StringBuffer 的主要性能区别：

String 是不可变的对象, 因此在每次对 String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象，所以经常改变内容的字符串最好不要用 String ，因为每次生成对象都会对系统性能产生影响，特别当内存中无引用对象多了以后， JVM 的 GC 就会开始工作，性能就会降低。
使用 StringBuffer 类时，每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。所以多数情况下推荐使用 StringBuffer ，特别是字符串对象经常改变的情况下。
在某些特别情况下， String 对象的字符串拼接其实是被 Java Compiler 编译成了 StringBuffer 对象的拼接，所以这些时候 String 对象的速度并不会比 StringBuffer 对象慢，例如：

String s1 = “This is  a” + “ simple” + “ test”;
StringBuffer Sb = new StringBuilder(“This is  a”).append(“ simple”).append(“ test”);

生成 String s1 对象的速度并不比 StringBuffer 慢。其实在 Java Compiler 里，自动做了如下转换：

Java Compiler直接把上述第一条语句编译为：

String s1 = “This is only a simple test”;  

所以速度很快。但要注意的是，如果拼接的字符串来自另外的 String 对象的话，Java Compiler 就不会自动转换了，速度也就没那么快了，例如：

String s2 = “This is only a”;  
String s3 = “ simple”;  
String s4 = “ test”;  
String s1 = s2 + s3 + s4;  

这时候，Java Compiler 会规规矩矩的按照原来的方式去做，String 的 concatenation（即+）操作利用了 StringBuilder（或StringBuffer）的append 方法实现，此时，对于上述情况，若 s2，s3，s4 采用 String 定义，拼接时需要额外创建一个 StringBuffer（或StringBuilder），之后将StringBuffer 转换为 String，若采用 StringBuffer（或StringBuilder），则不需额外创建 StringBuffer。

2.2 StringBuilder 类型和 StringBuffer 的主要性能区别：

StringBuilder一个可变的字符序列是5.0新增的。此类提供一个与 StringBuffer 兼容的 API，但不保证同步。该类被设计用作 StringBuffer 的一个简易替换，用在字符串缓冲区被单个线程使用的时候（这种情况很普遍）。如果可能，建议优先采用该类，因为在大多数实现中，它比 StringBuffer 要快。两者的方法基本相同。

2.3 使用原则

（1）基本原则：如果要操作少量的数据，用String ；单线程操作大量数据，用StringBuilder ；多线程操作大量数据，用StringBuffer。

（2）不要使用String类的"+"来进行频繁的拼接，因为那样的性能极差的，应该使用StringBuffer或StringBuilder类，这在Java的优化上是一条比较重要的原则。例如：

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

// 使用StringBuilder
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String s : hugeArray) {
    sb.append(s);
}
String result = sb.toString();

（3）为了获得更好的性能，在构造 StringBuffer 或 StringBuilder 时应尽可能指定它们的容量。当然，如果你操作的字符串长度（length）不超过 16 个字符就不用了，当不指定容量（capacity）时默认构造一个容量为16的对象。不指定容量会显著降低性能。

（4）StringBuilder 一般使用在方法内部来完成类似 + 功能，因为是线程不安全的，所以用完以后可以丢弃。StringBuffer 主要用在全局变量中。

（5）相同情况下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。而在现实的模块化编程中，负责某一模块的程序员不一定能清晰地判断该模块是否会放入多线程的环境中运行，因此：除非确定系统的瓶颈是在 StringBuffer 上，并且确定你的模块不会运行在多线程模式下，才可以采用 StringBuilder；否则还是用 StringBuffer。

文章来源：
https://blog.youkuaiyun.com/kingzone_2008/article/details/9220691
https://www.imooc.com/read/47