String,StringBuffer,StringBuilder底层实现

本文详细对比了Java中String、StringBuffer与StringBuilder的区别,包括它们的底层实现原理、线程安全性及性能表现。对于开发者选择合适的字符串操作类提供了指导。

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String,StringBuffer,StringBuilder三者的区别

之前在面试的时候,面试官大多都会问一些关于String,StringBuffer和StringBuilder的问题,以下是自己的理解,有不对的地方,希望大佬们指正。
相同点
1、他们底层都是用一个char数字来实现的,并且实现了CharSequence接口。
2、StringBuffer和StringBuilder都是可变字符串。
3、StringBuffer和StringBuilder都有共同的父类AbstractStringBuilder。

不同点
1、String不可变,StringBuffer和StringBuilder可变。
2、从线程安全角度来说:StringBuffer相对于StringBuilder更安全。
3、从操作速度来看:StringBuilder相对于StringBuffer速度更快。

下面是String,StringBuffer,StringBuilder底层源码:
String源码:
jdk源码
StringBuffer源码:
在这里插入图片描述
StringBuilder源码:
在这里插入图片描述
可以看出StringBuffer和StringBuilder都继承了AbstractStringBuilder并且实现了CharSequence接口。
在这里插入图片描述

  1. 通过查看AbstractStringBuilder源码,不难发现他们底层也是一个char数组,并且都实现了CharSequence接口。但是在String的源码中可以看到,定义char数组的时候加了final关键字。这就表明它是最终的,不可变的。
  2. 在StringBuffer和StringBuilder中没有看到char数组,但是在它们共同的父类中找到了,并且未加final关键字来修饰。因此它俩是可变的。
  3. 在StringBuffer和StringBuilder类中,它们都继承了相同的类,实现了相同的接口,所以他们有着相同的操作方法。但是在StringBuffer源码中可以看出在每个对外暴露的方法上都使用了synchronized关键字修饰,所以StringBuffer比StringBuilder线程更安全,也因为这样,在没次调用它的方法的时候都需要先去获取它的对象锁,所以操作速度也就比StringBuilder慢。
String str1 = "abc";
str += "def";

StringBuffer buffer = new StringBuffer("abc");
buffer.append("def");

在开发中,上述代码随处可见,在上面已经看到在String类中定义char数组的时候使用了final关键字修饰,但是却可以做“+”操作。这是为什么呢?
在这里插入图片描述
在常量池中有一个常量abc,在刚开始把它的引用地址赋给str1,后来在做“+”操作的时候先是把def拼接在abc后面,创建了一个新的字符串常量,然后再把新的引用地址赋给str1。而StringBuffer在创建了对象之后,操作的一直都是同一个对象,调用append方法就会一直在后面追加。不需要重新创建对象。因此也可以得出它们三个之前的速度是:String < StringBuffer < StringBuilder。也可以通过运行代码来验证。

	private static void stringAdd() { //执行时间76ms
		String str = "";
		for (int i = 0; i < 5000; i++) {
			str += i;
		}
	}
	
	private static void bufferAdd() { //执行时间46ms
		StringBuffer str = new StringBuffer();;
		for (int i = 0; i < 500000; i++) {
			str.append(i);
		}
	}
	
	private static void builderAdd() { //执行时间36ms
		StringBuilder str = new StringBuilder();
		for (int i = 0; i < 500000; i++) {
			str.append(i);
		}
	}
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