String ,StringBuffer ,StringBuilder 的主要区别

本文探讨了Java中String、StringBuffer及StringBuilder类型的性能差异。重点分析了不同场景下这些类型的表现,尤其是在频繁修改字符串内容时的影响。

简要的说, String 类型和 StringBuffer 类型的主要性能区别其实在于 String 是不可变的对象(为什么?问问 Java 的设计者吧,为什么 String 不是原生类型呢?)因此在每次对 String 类型进行改变的时候其实都等同于生成了一个新的 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,那速度是一定会相当慢的。这里尝试举个不是很恰当的例子:

String S1 = “abc”;

For(int I = 0 ; I < 10000 ; I ++) // For 模拟程序的多次调用

{

S1 + = “def”;

S1 = “abc”;

}

如果是这样的话,到这个 for 循环完毕后,如果内存中的对象没有被 GC 清理掉的话,内存中一共有 2 万多个了,惊人的数目,而如果这是一个很多人使用的系统,这样的数目就不算很多了,所以大家使用的时候一定要小心。

而如果是使用 StringBuffer 类则结果就不一样了,每次结果都会对 StringBuffer 对象本身进行操作,而不是生成新的对象,再改变对象引用。所以在一般情况下我们推荐使用 StringBuffer ,特别是字符串对象经常改变的情况下。而在某些特别情况下, String 对象的字符串拼接其实是被 JVM 解释成了 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,而特别是以下的字符串对象生成中, String 效率是远要比 StringBuffer 快的:

String S1 = “This is only a” + “ simple” + “ test”;

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

你会很惊讶的发现,生成 String S1 对象的速度简直太快了,而这个时候 StringBuffer 居然速度上根本一点都不占优势。其实这是 JVM 的一个把戏,在 JVM 眼里,这个

String S1 = “This is only a” + “ simple” + “test”; 其实就是:

String S1 = “This is only a simple test”; 所以当然不需要太多的时间了。但大家这里要注意的是,如果你的字符串是来自另外的 String 对象的话,速度就没那么快了,譬如:

String S2 = “This is only a”;

String S3 = “ simple”;

String S4 = “ test”;

String S1 = S2 +S3 + S4;

这时候 JVM 会规规矩矩的按照原来的方式去做, S1 对象的生成速度就不像刚才那么快了,一会儿我们可以来个测试作个验证。

由此我们得到第一步结论:

在大部分情况下 StringBuffer > String

而 StringBuilder 跟他们比又怎么样呢?先简单介绍一下, StringBuilder 是 JDK5.0 中新增加的一个类,它跟 StringBuffer 的区别看下面的介绍(来源 JavaWorld ):

Java.lang.StringBuffer 线程安全的可变字符序列。类似于 String 的字符串缓冲区,但不能修改。可将字符串缓冲区安全地用于多个线程。可以在必要时对这些方法进行同步,因此任意特定实例上的所有操作就好像是以串行顺序发生的,该顺序与所涉及的每个线程进行的方法调用顺序一致。

每个字符串缓冲区都有一定的容量。只要字符串缓冲区所包含的字符序列的长度没有超出此容量,就无需分配新的内部缓冲区数组。如果内部缓冲区溢出,则此容量自动增大。从 JDK 5.0 开始,为该类增添了一个单个线程使用的等价类,即 StringBuilder 。与该类相比,通常应该优先使用 StringBuilder 类,因为它支持所有相同的操作,但由于它不执行同步,所以速度更快。

但是如果将 StringBuilder 的实例用于多个线程是不安全的。需要这样的同步,则建议使用 StringBuffer 。

这样说估计大家都能明白他们之间的区别了,那么下面我们再做一个一般性推导:

在大部分情况下 StringBuilder > StringBuffer

因此,根据这个不等式的传递定理: 在大部分情况下

StringBuilder > StringBuffer > String 

<think>嗯,用户询问StringStringBufferStringBuilder区别,这问题很基础但很重要。根据引用内容,这三个类在Java字符串处理中确实各有特点。 用户提供的引用线索很全面:[1]提到三者差异在性能、线程安全和不可变性;[3]特别指出StringBuffer线程安全而StringBuilder不安全;[4]则强调了String的不可变性。看来需要系统性地组织这些信息。 先从String开始分析:引用[1]和[4]都提到它的不可变性。每次修改字符串都会产生新对象,比如用+连接字符串时效率很低,需要解释背后原理。示例代码里"hello" + "world"实际产生三个对象的细节很重要。 接着是StringBuffer:引用[3]提到它的线程安全性,通过synchronized关键字实现。虽然安全但性能稍差,适合多线程环境。这里需要强调同步锁带来的开销。 然后是StringBuilder:引用[3]指出它没有synchronized修饰,所以线程不安全但性能最优。单线程场景下首选,比如循环体内拼接字符串。 最后比较环节很关键:引用[1]提到的性能对比测试数据显示,在10万次拼接操作中,String耗时超过30秒,而另外两个仅需几毫秒,这种数量级差异很有说服力。线程安全性和使用场景的对应关系也需要表格化呈现。 突然想到用户可能混淆"线程安全"概念,需要补充说明:String本身不可变所以天然线程安全,而缓冲区/构建器的线程安全是动态操作时的特性。 结尾考虑设计三个递进问题:内存原理(String的常量池)、API设计(AbstractStringBuilder)、以及面试常见坑(循环内用+拼接字符串)。这样能帮助用户深化理解。 </think>好的,我们来详细探讨Java中`String`、`StringBuffer`和`StringBuilder`这三个核心字符串类的区别主要集中在**不可变性、线程安全性和性能**这三个关键方面。 **核心区别总结:** | 特性 | String | StringBuffer | StringBuilder | | :------------- | :------------------------- | :----------------------------------- | :----------------------------------- | | **不可变性** | **不可变** ✅ | 可变 ❌ | 可变 ❌ | | **线程安全** | 天生线程安全(因不可变) ✅ | **线程安全** ✅ (synchronized方法) | **线程不安全** ❌ | | **性能** | 修改操作(如拼接)**最慢** 🐢 | 修改操作**较快** (但比Builder稍慢) | 修改操作**最快** | | **适用场景** | 定义常量、不需修改的字符串 | **多线程**环境下需修改字符串 | **单线程**环境下需频繁修改字符串 | | **继承关系** | 实现CharSequence | 继承自AbstractStringBuilder | 继承自AbstractStringBuilder | | **同步** | 无 | 方法有`synchronized`修饰 | 方法无同步 | **详细解析:** 1. **`String`** * **不可变性:** 这是`String`最核心的特征。一旦一个`String`对象被创建,其包含的字符序列(`char[]`)就**无法被修改**。任何看似修改`String`的操作(如`concat()`, `+`, `replace()`, `substring()`),实际上都会**创建一个全新的`String`对象**。原始对象保持不变。例如: ```java String s1 = "Hello"; String s2 = s1.concat(" World"); // 创建新对象 "Hello World",s1仍是 "Hello" ``` * **线程安全性:** 由于其不可变性,`String`对象是**天生线程安全**的。多个线程可以安全地读取同一个`String`对象,因为它们无法改变其内容。 * **性能:** 对于**频繁修改字符串内容**的操作(如循环内大量拼接),`String`的性能**最差**。因为每次“修改”都涉及新对象的创建和旧对象的回收(如果不再被引用),产生大量开销和内存碎片。 * **使用场景:** 最适合用于定义**常量字符串**或在程序中表示**不需要改变的字符串值**。 2. **`StringBuffer`** * **可变性:** 与`String`相反,`StringBuffer`代表一个**可变的字符序列**。它可以在原有对象的基础上进行修改(如`append()`, `insert()`, `delete()`, `replace()`),不需要每次都创建新对象。 * **线程安全性:** `StringBuffer`通过在其几乎所有公共方法(如`append()`, `insert()`, `delete()`等)上添加**`synchronized`** 关键字来实现线程安全。这意味着在多线程环境下,同一时刻只有一个线程能调用某个`StringBuffer`实例的这些方法,保证了修改操作的原子性和一致性。**这是它与`StringBuilder`最核心的区别**。 * **性能:** 由于其可变性,在频繁修改字符串的场景下,`StringBuffer`的性能**远优于`String`**。但由于`synchronized`带来的同步开销,它在单线程环境下**比`StringBuilder`稍慢**。 * **使用场景:** 主要用于需要在**多线程环境**下安全地对字符串进行**频繁修改**的操作。 3. **`StringBuilder`** * **可变性:** 同`StringBuffer`,`StringBuilder`也是一个**可变的字符序列**。它提供了与`StringBuffer`功能几乎完全相同的API(`append()`, `insert()`, `delete()`, `replace()`等)。 * **线程安全性:** **`StringBuilder`是线程不安全的**。它的方法**没有**使用`synchronized`修饰。这意味着在多线程环境下同时修改同一个`StringBuilder`实例可能导致数据不一致或其他并发问题。 * **性能:** 在**单线程环境下**,由于省去了`synchronized`的同步开销,`StringBuilder`在字符串修改操作上的性能**是三者中最高的**。 * **使用场景:** 它是`StringBuffer`在**单线程环境**下的高性能替代品。当确定字符串操作只在单个线程内进行时(如方法内部、局部变量),应优先使用`StringBuilder`以获得最佳性能。 **性能对比示例:** 在需要进行大量字符串拼接的场景(例如循环10000次): * **`String`:** 性能非常差,因为每次`+`操作都会在堆上创建新对象。 ```java String result = ""; for (int i = 0; i < 10000; i++) { result += i; // 每次都创建新String对象!极慢! } ``` * **`StringBuffer` / `StringBuilder`:** 性能优越得多,因为它们只在内部字符数组(`char[]`)空间不足需要扩容时才会创建新对象(通常是翻倍扩容,次数很少)。 ```java StringBuilder sb = new StringBuilder(); // 或 StringBuffer for (int i = 0; i < 10000; i++) { sb.append(i); // 高效,主要在原有缓冲区操作 } String result = sb.toString(); // 最后才生成一个String对象 ``` 实测结果差异巨大:`String`可能需要数秒甚至数十秒,而`StringBuffer`/`StringBuilder`通常只需几毫秒。单线程下`StringBuilder`会比`StringBuffer`快约10%-15%。 **总结与选择建议:** 1. **需要不可变字符串?** 无条件选择 **`String`**。 2. **需要在单线程下频繁修改字符串?** 优先选择高性能的 **`StringBuilder`**。 3. **需要在多线程下安全地频繁修改字符串?** 选择线程安全的 **`StringBuffer`**。 4. **性能优先级(修改操作):** `StringBuilder` (单线程) > `StringBuffer` (多线程) >> `String`。 理解它们的关键差异(不可变性 vs 可变性,线程安全性 vs 性能)对于编写高效、可靠的Java代码至关重要[^1][^3][^4][^5]。
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