Java字符串类型对比与应用场景_java 字符串有什么不同-优快云博客

在Java中，String、StringBuffer和StringBuilder是处理字符串的核心类，它们的区别主要体现在可变性、线程安全性、性能和底层实现上。以下是详细对比：

1. String（不可变字符串）

特点：
- 不可变性：一旦创建，内容不可修改（任何修改操作都会生成新对象）。
- 线程安全：因不可变，天然线程安全。
底层原理：
- Java 8及之前：使用 final char[] 存储字符数据。
- Java 9+：改用 byte[] + 编码标记（节省内存，Latin-1字符用1字节，UTF-16用2字节）。
- 每次修改（如拼接、替换）都会创建新对象，频繁操作可能产生大量垃圾对象。
应用场景：
- 字符串常量（如配置信息）。
- 少量字符串操作（编译器可能优化拼接，如 "a" + "b" 编译为 "ab"）。
- 不适用：循环中频繁修改字符串（性能差）。

2. StringBuffer（可变字符串，线程安全）

特点：
- 可变性：直接修改原对象内容，不生成新对象。
- 线程安全：所有方法用 synchronized 修饰，保证多线程安全。
- 性能：因同步锁，性能略低于 StringBuilder。
底层原理：
- 继承自 AbstractStringBuilder，内部使用 char[]（Java 8）或 byte[]（Java 9+，但行为类似字符数组）。
- 动态扩容：初始容量16字符，容量不足时按 新容量 = 旧容量*2 + 2 扩容，拷贝原数据到新数组。
应用场景：
- 多线程环境下频繁修改字符串（如并发日志处理）。

3. StringBuilder（可变字符串，非线程安全）

特点：
- 可变性：直接修改原对象内容。
- 非线程安全：无同步锁，性能更高。
- 性能：单线程下操作速度最快（比 StringBuffer 快约 10%~15%）。
底层原理：
- 同 StringBuffer，继承 AbstractStringBuilder，使用相同动态数组结构（但无同步锁）。
- 扩容逻辑与 StringBuffer 一致。
应用场景：
- 单线程环境下频繁修改字符串（如循环拼接SQL、JSON）。

三者的核心区别总结

特性	String	StringBuffer	StringBuilder
可变性	❌ 不可变	✅ 可变	✅ 可变
线程安全	✅（天然安全）	✅（`synchronized` 方法）	❌
性能	低（频繁修改时）	中（同步开销）	高（无同步开销）
适用场景	常量、少量操作	多线程频繁修改	单线程频繁修改
JDK版本	1.0+	1.0+	1.5+（引入优化）

代码示例对比

// 1. String（生成1000个临时对象）
String s = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    s += i; // 每次循环创建新String对象
}

// 2. StringBuilder（单线程高效，仅1个对象）
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append(i); // 直接修改原对象
}

// 3. StringBuffer（多线程安全）
StringBuffer sbf = new StringBuffer();
Runnable task = () -> sbf.append("a");
Thread t1 = new Thread(task);
Thread t2 = new Thread(task);
t1.start(); t2.start(); // 线程安全追加