java面试题String,StringBuilder,StringBuffer

     面试的经历中，相信大家都经常被问到这三者的区别，说到String我相信绝大多数的人都会说:"String是不可变的，final修饰的"，你会看到面试官微微猥琐一笑，接着问到：“final修饰的类就是不可变的吗,那StringBuilder和StringBuffer不是final修饰的？”

1. 先来说说String

看下JDK1.7 String成员变量的源码

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1. /** 
2.  * @author  Lee Boynton 
3.  * @author  Arthur van Hoff 
4.  * @author  Martin Buchholz 
5.  * @author  Ulf Zibis 
6.  * @see     java.lang.Object#toString() 
7.  * @see     java.lang.StringBuffer 
8.  * @see     java.lang.StringBuilder 
9.  * @see     java.nio.charset.Charset 
10.  * @since   JDK1.0 
11.  */  
12.   
13. public final class String  
14.     implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {  
15.     /** The value is used for character storage. */  
16.     private final char value[];  
17.   
18.     /** Cache the hash code for the string */  
19.     private int hash; // Default to 0  
20.   
21.     /** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */  
22.     private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;  

可以看到String定义的成员变量value和hash,其中value是个字节数组，而且是final修饰，这个才是String不可变的关键点；

JDK1.7 String的部分注解

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1. The Java language provides special support for the string  
2. * concatenation operator ( + ), and for conversion of  
3. * other objects to strings. String concatenation is implemented  
4. * through the <code>StringBuilder</code>(or <code>StringBuffer</code>)  
5. * class and its <code>append</code> method.  
6. * String conversions are implemented through the method  
7. * <code>toString</code>, defined by <code>Object</code> and  
8. * inherited by all classes in Java. For additional information on  
9. * string concatenation and conversion, see Gosling, Joy, and Steele,  
10. * <i>The Java Language Specification</i>.  

上面解释了java为String提供了特殊的支持，例如：String a="a";  String b="b" ;当执行String c=a+b操作时，实际上是创建一个StringBuilder对象，再通过apend()进行拼接，最后调用toStirng()生成一个新的对象给c。

String提供修改内容的方法最终都是调用new String()。看下 String的部分注解

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1. /**  
2.  * The <code>String</code> class represents character strings. All  
3.  * string literals in Java programs, such as <code>"abc"</code>, are  
4.  * implemented as instances of this class.  
5.  * <p>  
6.  * Strings are constant; their values cannot be changed after they  
7.  * are created. String buffers support mutable strings.  
8.  * Because String objects are immutable they can be shared. For example:  
9.  * <p><blockquote><pre>  
10.  *     String str = "abc";  
11.  * </pre></blockquote><p>  
12.  * is equivalent to:  
13.  * <p><blockquote><pre>  
14.  *     char data[] = {'a', 'b', 'c'};  
15.  *     String str = new String(data);  
16.  * </pre></blockquote><p>  
17.  * Here are some more examples of how strings can be used:  

这里定义了一个String str = "abc";相当于char data[] = {'a', 'b', 'c'};String str = new String(data);
再来看一个substring()方法的源码

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1. /** 
2.      * Returns a new string that is a substring of this string. The 
3.      * substring begins at the specified <code>beginIndex</code> and 
4.      * extends to the character at index <code>endIndex - 1</code>. 
5.      * Thus the length of the substring is <code>endIndex-beginIndex</code>. 
6.      * <p> 
7.      * Examples: 
8.      * <blockquote><pre> 
9.      * "hamburger".substring(4, 8) returns "urge" 
10.      * "smiles".substring(1, 5) returns "mile" 
11.      * </pre></blockquote> 
12.      * 
13.      * @param      beginIndex   the beginning index, inclusive. 
14.      * @param      endIndex     the ending index, exclusive. 
15.      * @return     the specified substring. 
16.      * @exception  IndexOutOfBoundsException  if the 
17.      *             <code>beginIndex</code> is negative, or 
18.      *             <code>endIndex</code> is larger than the length of 
19.      *             this <code>String</code> object, or 
20.      *             <code>beginIndex</code> is larger than 
21.      *             <code>endIndex</code>. 
22.      */  
23.     public String substring(int beginIndex, int endIndex) {  
24.         if (beginIndex < 0) {  
25.             throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);  
26.         }  
27.         if (endIndex > value.length) {  
28.             throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);  
29.         }  
30.         int subLen = endIndex - beginIndex;  
31.         if (subLen < 0) {  
32.             throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);  
33.         }  
34.         return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this  
35.                 : new String(value, beginIndex, subLen);  
36.     }  

看完这些，你可以清楚的知道定义一个变量str="hello world",则是在内存中分配一个对象new String("hello world")，当你修改str="hello nimei"，变量重新指向内存中新分配的new String("hello nimei");原来内存中的new String("hello world")还在那里，没有改变，等待垃圾回收。难道真的没有办法修改new String("hello world")对象中的值而不重新在内存中重新new一次吗？让我们来看看一个例子。

原来通过反射可以修改String对象中的内容，反射太强大了。

2.StringBuffer和StringBuilder

StringBuffer的部分源码

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1. * @author      Arthur van Hoff  
2.  * @see     java.lang.StringBuilder  
3.  * @see     java.lang.String  
4.  * @since   JDK1.0  
5.  */  
6.  public final class StringBuffer  
7.     extends AbstractStringBuilder  
8.     implements java.io.Serializable, CharSequence  
9. {  
10.   
11.     /** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */  
12.     static final long serialVersionUID = 3388685877147921107L;  
13.   
14.     /** 
15.      * Constructs a string buffer with no characters in it and an 
16.      * initial capacity of 16 characters. 
17.      */  
18.     public StringBuffer() {  
19.         super(16);  
20.     }  
21.   
22.     /** 
23.      * Constructs a string buffer with no characters in it and 
24.      * the specified initial capacity. 
25.      * 
26.      * @param      capacity  the initial capacity. 
27.      * @exception  NegativeArraySizeException  if the <code>capacity</code> 
28.      *               argument is less than <code>0</code>. 
29.      */  
30.     public StringBuffer(int capacity) {  
31.         super(capacity);  
32.     }  
33.   
34.     /** 
35.      * Constructs a string buffer initialized to the contents of the 
36.      * specified string. The initial capacity of the string buffer is 
37.      * <code>16</code> plus the length of the string argument. 
38.      * 
39.      * @param   str   the initial contents of the buffer. 
40.      * @exception NullPointerException if <code>str</code> is <code>null</code> 
41.      */  
42.     public StringBuffer(String str) {  
43.         super(str.length() + 16);  
44.         append(str);  
45.     }  

StringBuilder的部分源码

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1. * @author      Michael McCloskey  
2.  * @see         java.lang.StringBuffer  
3.  * @see         java.lang.String  
4.  * @since       1.5  
5.  */  
6. public final class StringBuilder  
7.     extends AbstractStringBuilder  
8.     implements java.io.Serializable, CharSequence  
9. {  
10.   
11.     /** use serialVersionUID for interoperability */  
12.     static final long serialVersionUID = 4383685877147921099L;  
13.   
14.     /** 
15.      * Constructs a string builder with no characters in it and an 
16.      * initial capacity of 16 characters. 
17.      */  
18.     public StringBuilder() {  
19.         super(16);  
20.     }  
21.   
22.     /** 
23.      * Constructs a string builder with no characters in it and an 
24.      * initial capacity specified by the <code>capacity</code> argument. 
25.      * 
26.      * @param      capacity  the initial capacity. 
27.      * @throws     NegativeArraySizeException  if the <code>capacity</code> 
28.      *               argument is less than <code>0</code>. 
29.      */  
30.     public StringBuilder(int capacity) {  
31.         super(capacity);  
32.     }  
33.   
34.     /** 
35.      * Constructs a string builder initialized to the contents of the 
36.      * specified string. The initial capacity of the string builder is 
37.      * <code>16</code> plus the length of the string argument. 
38.      * 
39.      * @param   str   the initial contents of the buffer. 
40.      * @throws    NullPointerException if <code>str</code> is <code>null</code> 
41.      */  
42.     public StringBuilder(String str) {  
43.         super(str.length() + 16);  
44.         append(str);  
45.     }  

StringBuffer和StringBuilder的这部分源码基本一样，构造函数初始化大小都为16，都是继承了AbstractStringBuilder。

看看AbstractStringBuilder定义成员变量的源码

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1. /** 
2.  * A mutable sequence of characters. 
3.  * <p> 
4.  * Implements a modifiable string. At any point in time it contains some 
5.  * particular sequence of characters, but the length and content of the 
6.  * sequence can be changed through certain method calls. 
7.  * 
8.  * @author      Michael McCloskey 
9.  * @author      Martin Buchholz 
10.  * @author      Ulf Zibis 
11.  * @since       1.5 
12.  */  
13. abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {  
14.     /** 
15.      * The value is used for character storage. 
16.      */  
17.     char[] value;  
18.   
19.     /** 
20.      * The count is the number of characters used. 
21.      */  
22.     int count;  
23.   
24.     /** 
25.      * This no-arg constructor is necessary for serialization of subclasses. 
26.      */  
27.     AbstractStringBuilder() {  
28.     }  
29.   
30.     /** 
31.      * Creates an AbstractStringBuilder of the specified capacity. 
32.      */  
33.     AbstractStringBuilder(int capacity) {  
34.         value = new char[capacity];  
35.     }  

AbstractStringBuilder中定义的变量value,是个字节数组，和String的成员变量value相比，String的value是final修饰的，所以StringBuffer和StringBuilde的内容可以变。

在对比下StingBuffer和StringBuilder的实现其他细节，以append()方法为例。

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1. public synchronized StringBuffer append(String str) {  
2.        super.append(str);  
3.        return this;  
4.    }  

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1. public StringBuilder append(String str) {  
2.       super.append(str);  
3.       return this;  
4.   }  

两者最大的区别是：StingBuffer所有的实现的方法都是sychronized修饰的，StringBuilder则不是。

2.String、StringBuffer和StringBuilder的总结

1).  String和StringBuffer、StringBuilder相比，String是不可变的，String的每次修改操作都是在内存中重新new一个对象出来，而StringBuffer、StringBuilder则不用，并且提供了一定的缓存功能，默认16个字节数组的大小，超过默认的数组长度时，则扩容为原来字节数组的长度*2+2。
2).  StringBuffer和StringBuilder相比，StringBuffer是synchronized的，是线程安全的，而StringBuilder是非线程安全的，单线程情况下性能更好一点；使用StringBuffer和StringBuilder时，可以适当考虑下初始化大小，较少扩容的次数，提高代码的高效性。