String StringBuffer StringBuilder 三者的区别

本文深入探讨了Java中String和StringBuffer类型的性能区别,详细介绍了String不可变性导致的性能影响,以及在不同场景下选择StringBuffer的原因。通过实例展示了String对象在特定情况下的高效生成方式,并对比了StringBuffer的使用场景和效率。

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String 字符串常量
StringBuffer 字符串变量(线程安全)
StringBuilder 字符串变量(非线程安全)
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, 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。
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
在大部分情况下 StringBuffer > String
StringBuffer
Java.lang.StringBuffer线程安全的可变字符序列。一个类似于 String 的字符串缓冲区,但不能修改。虽然在任意时间点上它都包含某种特定的字符序列,但通过某些方法调用可以改变该序列的长度和内容。
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。
StringBuffer 上的主要操作是 append 和 insert 方法,可重载这些方法,以接受任意类型的数据。每个方法都能有效地将给定的数据转换成字符串,然后将该字符串的字符追加或插入到字符串缓冲区中。append 方法始终将这些字符添加到缓冲区的末端;而 insert 方法则在指定的点添加字符。
例如,如果 z 引用一个当前内容是“start”的字符串缓冲区对象,则此方法调用 z.append("le") 会使字符串缓冲区包含“startle”,而 z.insert(4, "le") 将更改字符串缓冲区,使之包含“starlet”。
在大部分情况下 StringBuilder > StringBufferjava.lang.StringBuilde
java.lang.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。
 


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<think>嗯,用户之前问过关于String类能否被继承的问题,现在又接着问StringStringBufferStringBuilder区别。看来他们可能是在学习Java字符串处理相关的知识,或者是在准备面试题。我需要详细分析这三个类的区别,确保回答全面且易懂。 首先,要明确这三个类的用途和设计目的。String是不可变的,而StringBufferStringBuilder是可变的。但用户可能需要知道为什么会有这样的设计,以及在实际应用中如何选择。 然后,线程安全是一个重点。StringBuffer是线程安全的,因为它的方法都是同步的,而StringBuilder不是。需要解释清楚线程安全的概念,以及在不同场景下的影响。 性能比较也很重要。通常StringBuilder在单线程下更快,但为什么?需要提到同步带来的开销,以及字符串操作的频繁程度如何影响性能。 接下来,可能需要举例说明它们的用法差异。比如字符串拼接时,使用String会生成多个对象,而使用StringBuilderStringBuffer可以避免这种情况,提高效率。 用户可能还会关心什么时候应该用哪个类。比如在单线程环境下推荐使用StringBuilder,多线程则用StringBuffer,而String适用于不需要修改字符串内容的情况。 此外,需要提到JVMString的优化,比如字符串常量池,以及如何通过final关键字保证不可变性。还有,StringBufferStringBuilder的API几乎相同,但同步处理不同。 要避免过于技术化的术语,用简单易懂的语言解释。可能还要对比它们的继承结构,比如都继承自AbstractStringBuilder,但String是独立的。 最后,总结三者区别,强调线程安全、可变性和性能,并给出使用建议。这样用户能有一个清晰的比较,方便记忆和应用。</think>--- ### 🚩 核心区别总结 | 特性 | `String` | `StringBuffer` | `StringBuilder` | |--------------------|---------------------------|---------------------------|---------------------------| | **可变性** | 不可变 | 可变 | 可变 | | **线程安全** | 天然安全(不可变) | 安全(同步方法) | 不安全(无同步) | | **性能** | 高频修改性能差 | 线程安全但较慢 | 单线程下最快 | | **内存开销** | 易产生大量中间对象 | 对象复用 | 对象复用 | | **适用场景** | 常量字符串/少量操作 | 多线程字符串操作 | 单线程字符串操作 | --- ### 1️⃣ **不可变的 `String`** ```java String str = "Hello"; str += " World"; // 实际生成新对象:效率低下 ``` #### 核心特点: - **不可变性**:每次操作都生成新对象(适合缓存、哈希键等场景) - **字符串常量池优化**:相同字面量复用对象(`"a" + "b"` 编译期优化为 `"ab"`) - **线程安全**:无需额外同步(天然线程安全) #### 典型使用场景: - 配置文件读取 - HTTP 请求参数 - 数据库连接字符串等**不需要修改**的场景 --- ### 2️⃣ **线程安全的 `StringBuffer`** ```java StringBuffer sb = new StringBuffer(); sb.append("Hello").append(" World"); // 直接修改原对象 ``` #### 核心特点: - **同步方法**:所有关键方法用 `synchronized` 修饰(线程安全但性能较低) - **初始容量 16**:自动扩容(每次扩容 `旧容量*2 + 2`) - **方法链调用**:支持链式写法(`append().insert().delete()`) #### 典型使用场景: - 多线程环境下的日志拼接 - 并发服务器中的请求处理 - **JDK 1.0** 开始存在(早期方案) --- ### 3️⃣ **高性能的 `StringBuilder`** ```java StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("Java").reverse(); // 直接修改原对象 ``` #### 核心特点: - **无同步开销**:方法未加锁(单线程性能比 `StringBuffer` 高约 **10-15%**) - **初始容量 16**:扩容逻辑与 `StringBuffer` 相同 - **JDK 1.5+** 引入:为单线程场景优化 #### 典型使用场景: - 单线程下的 JSON/XML 构建 - 循环体内的字符串处理 - 高频字符串操作(如大数据处理) --- ### ⚡️ 性能对比测试 ```java // 测试代码片段 public void testPerformance() { int N = 100000; // String 测试 long start = System.currentTimeMillis(); String s = ""; for (int i = 0; i < N; i++) { s += i; // 每次循环创建新对象 } System.out.println("String: " + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms"); // StringBuffer 测试 start = System.currentTimeMillis(); StringBuffer sb1 = new StringBuffer(); for (int i = 0; i < N; i++) { sb1.append(i); } System.out.println("StringBuffer: " + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms"); // StringBuilder 测试 start = System.currentTimeMillis(); StringBuilder sb2 = new StringBuilder(); for (int i = 0; i < N; i++) { sb2.append(i); } System.out.println("StringBuilder: " + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms"); } ``` #### 典型结果(10万次循环): - `String`: 约 **5000ms**(产生大量垃圾对象) - `StringBuffer`: 约 **10ms** - `StringBuilder`: 约 **5ms** --- ### 🛠️ 选型建议 1. **优先用 `String`** - 数据不经常变化 - 需要作为常量使用(如 `Map` 的键) 2. **多线程操作 → `StringBuffer`** - 多线程日志处理 - 并发环境下的字符串组装 3. **单线程操作 → `StringBuilder`** - 循环体内字符串操作 - SQL 语句拼接 - 高频字符串处理 --- ### 📌 底层实现揭秘 #### 共有特性(`StringBuffer`/`StringBuilder`): ```java // AbstractStringBuilder 中的核心存储 char[] value; // 动态数组存储字符 int count; // 实际字符数量 ``` #### 扩容机制: 1. 计算新容量 = `原容量*2 + 2` 2. 如果仍不足,直接扩容到**目标长度** 3. 调用 `Arrays.copyOf()` 复制数据 --- ### ❌ 常见误区 1. **错误认知**:`StringBuilder` 在所有场景都比 `StringBuffer` 快 **真相**:在单线程下更快,但在多线程中频繁同步时可能更慢 2. **错误写法**:在循环中用 `+` 拼接字符串 **修正**:应使用 `StringBuilder`(编译器不会优化循环内的 `+` 操作) 3. **过度优化**:预设容量(仅在超大数据处理时有意义) ```java // 合理预设容量(减少扩容次数) StringBuilder sb = new StringBuilder(1024); ``` --- **总结**:理解三者的差异是写出高效 Java 代码的基础,根据线程安全和性能需求做出精准选择。
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