String StringBuffer StringBuilder之间的区别

本文详细对比了Java中String、StringBuilder与StringBuffer的区别,主要从执行速度与线程安全性两个角度进行分析,帮助开发者理解何时使用何种类型。

 最近在学习Java的时候,遇到了这样一个问题,就是String,StringBuilder以及StringBuffer这三个类之间有什么区别呢,自己从网上搜索了一些资料,有所了解了之后在这里整理一下,便于大家观看,也便于加深自己学习过程中对这些知识点的记忆,如果哪里有误,恳请指正。

  这三个类之间的区别主要是在两个方面,即运行速度和线程安全这两方面。

首先说运行速度,或者说是执行速度,在这方面运行速度快慢为:StringBuilder > StringBuffer > String

  String最慢的原因:

  String为字符串常量,而StringBuilder和StringBuffer均为字符串变量,即String对象一旦创建之后该对象是不可更改的,但后两者的对象是变量,是可以更改的。以下面一段代码为例:

1 String str=”abc”;
2 System.out.println(str);
3 str=str+”de”;
4 System.out.println(str);

  如果运行这段代码会发现先输出“abc”,然后又输出“abcde”,好像是str这个对象被更改了,其实,这只是一种假象罢了,JVM对于这几行代码是这样处理的,首先创建一个String对象str,并把“abc”赋值给str,然后在第三行中,其实JVM又创建了一个新的对象也名为str,然后再把原来的str的值和“de”加起来再赋值给新的str,而原来的str就会被JVM的垃圾回收机制(GC)给回收掉了,所以,str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。所以,Java中对String对象进行的操作实际上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。

  而StringBuilder和StringBuffer的对象是变量,对变量进行操作就是直接对该对象进行更改,而不进行创建和回收的操作,所以速度要比String快很多。

  另外,有时候我们会这样对字符串进行赋值

1 String str=”abc”+”de”;
2 StringBuilder stringBuilder=new StringBuilder().append(“abc”).append(“de”);
3 System.out.println(str);
4 System.out.println(stringBuilder.toString());

  这样输出结果也是“abcde”和“abcde”,但是String的速度却比StringBuilder的反应速度要快很多,这是因为第1行中的操作和

  String str=”abcde”;

  是完全一样的,所以会很快,而如果写成下面这种形式

1 String str1=”abc”;
2 String str2=”de”;
3 String str=str1+str2;

  那么JVM就会像上面说的那样,不断的创建、回收对象来进行这个操作了。速度就会很慢。

  2. 再来说线程安全

  在线程安全上,StringBuilder是线程不安全的,而StringBuffer是线程安全的

  如果一个StringBuffer对象在字符串缓冲区被多个线程使用时,StringBuffer中很多方法可以带有synchronized关键字,所以可以保证线程是安全的,但StringBuilder的方法则没有该关键字,所以不能保证线程安全,有可能会出现一些错误的操作。所以如果要进行的操作是多线程的,那么就要使用StringBuffer,但是在单线程的情况下,还是建议使用速度比较快的StringBuilder。

  3. 总结一下
  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

<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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