String,StringBuffer与StringBuilder的区别

一、Java String 类——String字符串常量

字符串广泛应用 在Java 编程中，在 Java 中字符串属于对象，Java 提供了 String 类来创建和操作字符串。

需要注意的是，String的值是不可变的，这就导致每次对String的操作都会生成新的String对象，这样不仅效率低下，而且大量浪费有限的内存空间。我们来看一下这张对String操作时内存变化的图：

我们可以看到，初始String值为“hello”，然后在这个字符串后面加上新的字符串“world”，这个过程是需要重新在栈堆内存中开辟内存空间的，最终得到了“hello world”字符串也相应的需要开辟内存空间，这样短短的两个字符串，却需要开辟三次内存空间，不得不说这是对内存空间的极大浪费。为了应对经常性的字符串相关的操作，谷歌引入了两个新的类——StringBuffer类和StringBuild类来对此种变化字符串进行处理。

二、Java StringBuffer 和 StringBuilder 类——StringBuffer字符串变量、StringBuilder字符串变量

当对字符串进行修改的时候，需要使用 StringBuffer 和 StringBuilder 类。

和 String 类不同的是，StringBuffer 和 StringBuilder 类的对象能够被多次的修改，并且不产生新的未使用对象。

StringBuilder 类在 Java 5 中被提出，它和 StringBuffer 之间的最大不同在于 StringBuilder 的方法不是线程安全的（不能同步访问）。

由于 StringBuilder 相较于 StringBuffer 有速度优势，所以多数情况下建议使用 StringBuilder 类。然而在应用程序要求线程安全的情况下，则必须使用 StringBuffer 类。

三者的继承结构

三者的区别：

（1）字符修改上的区别（主要，见上面分析）

（2）初始化上的区别，String可以空赋值，后者不行，报错

①String

String s = null;   

String s = “abc”;   

②StringBuffer

StringBuffer s = null; //结果警告：Null pointer access: The variable result can only be null at this location

StringBuffer s = new StringBuffer();//StringBuffer对象是一个空的对象

StringBuffer s = new StringBuffer(“abc”);//创建带有内容的StringBuffer对象,对象的内容就是字符串”

小结：（1）如果要操作少量的数据用 String；

（2）多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据 StringBuffer；

（3）单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据 StringBuilder。

 

一：StringBuffer的底层

(1)线程安全的字符串操作类

(2)通过synchronized关键字声明同步方法，保证多线程环境下数据安全

    public synchronized StringBuffer append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }
(3)底层存储数据的Char[]数组，初始化时，该数组的长度是16。如果构造函数有新传入字符转str，则16基础上加str.length.
    public StringBuffer() {
        super(16);
    }
    public StringBuffer(String str) {
        super(str.length() + 16);
        append(str);
    }
    AbstractStringBuilder(int capacity) {
        value = new char[capacity];
    }
(4)添加字符串的过程

-->先检查内部char[]数组是否需要扩容

-->如需要扩容则进行扩容，然后将原来元数据copy到新数组中。

-->再将新添加的元数据加入到新char[]数组中

public AbstractStringBuilder append(String str) {
        if (str == null) str = "null";
        int len = str.length();
        //检查char[]数组是否需要扩容，扩容，并将原来的数据copy进去新扩容的数组中
        ensureCapacityInternal(count + len);
        //将新添加的数据添加到StringBuilder中的char[]数组中，实现字符串的添加
        str.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    }
 
 
/**
*元数组char[]的扩容过程
*/
    void expandCapacity(int minimumCapacity) {
        int newCapacity = value.length * 2 + 2;
        if (newCapacity - minimumCapacity < 0)
            newCapacity = minimumCapacity;
        if (newCapacity < 0) {
            if (minimumCapacity < 0) // overflow
                throw new OutOfMemoryError();
            newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
        }
        value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
    }
 
 
/**
*扩容实现
*/
   public static char[] copyOf(char[] original, int newLength) {
        char[] copy = new char[newLength];
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
    }
二：StringBuillder的底层

 (1)线程非安全的字符串操作类

 (2)字符串的添加没有加同步处理，涉及到数组扩容，容易产生脏数据，破坏数据正确性

 (3)底层结构和StringBuffer实现基本一样，只是没有做同步处理。

--->StringBuffer和StringBuillder都继承抽象类AbstractStringBuilder，该抽象类实现了字符串操作的方法。

--->StringBuffer和StringBuillder的实现，运用了模板方法的设计模式，将核心数据操作放在父类方法里，子类实现自己的独有特色的功能，涉及核心操作，调用父类方法。

 

三：String的底层

String类没有提供用于修改字符串的方法。String类对象为不可变字符串，如字符串string=”HELLO”永远只包含HELLO这几个字母，而不能修改其中任何一个字符。当然可以修改字符串变量string的引用，让它引用另一个字符串。 
不可变字符串有一个优点：编译器可以让字符串实现共享。实际上只有字符串常量（使用“ ”声明，存储在字符串常量池中）是共享的，subStrng,+等操作产生的结果不能共享。 
比较字符串值是否相等时使用equals()方法，不能使用==，==比较的是字符串的地址是否相同。如果字符串在常量池中，可以使用==比较，因为指向的都是同一个字符串。

直接使用 ” ” 声明的String对象会直接存储在常量池中，（可以实现共享） 
1.String str1=”first”; 
jvm在运行时先查找常量池中是否有该字符串，如果有则直接返回该字符串的引用给first(实现了字符串 的共享) ；否则先在常量 
池中创建该字符串并返回引用。 
此时只会在常量池中创建String对象，不会在堆中创建。 
2.String str2=new String(“second”); 
该代码生成了两个String对象。因为使用了“”会现在常量池中查找是否存在second对象，没有则创建 
否则不创建；在常量池创建完成后，由于使用了new，jvm会在堆中创建内容相同的String对象，并将引用 
返回给str2. 
3.String str3=”what”; String str4=str3+”a nice day”; 
运行时，+ 相当于new，所以堆中会有“what a nice day”对象；常量池中会有”what” “a nice day”两个对象，而不会有”what a nice day”对象。

4.三者在执行速度方面的比较：StringBuilder >  StringBuffer  >  String