String、StringBuilder、StringBuffer源码分析

String 源码

  private final char value[];

    public String() {
        this.value = "".value;
    }

    public String(String original) {
        this.value = original.value;
        this.hash = original.hash;
    }

    public String(char value[]) {
        this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
    }

从图中我们可以看出，String 是由 char 数组构成的，而且有 final 关键字修饰，这说明 String 类型的对象是不可以改变的。

String a = "abc";
a = a + "d";
System.out.println(a);
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
buffer.append("a");
System.out.println(buffer);
StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append("b");
System.out.println(builder);

如上面的代码，首先创建一个 String 对象 a，再把“abc”赋值给它，后面Java虚拟机又创建了一个 String 对象 a，然后再把原来的 a 的值和 “d” 加起来再赋值给新的 a，而原来的a 就会被Java虚拟机的垃圾回收机制（GC）给回收掉了，所以，a 实际上并没有被更改，也就是前面说的 String 对象一旦创建之后就不可更改了。从这里可以看出，对于频繁操作的字符串，不建议使用 String 类型，这将会是一个不断创建新的对象并且将旧的对象回收的一个过程，所以执行速度很慢。

String 的 + 操作原理

public static void main(String[] args) {
   int num = 10;
   String a = "abc";
   long time = System.currentTimeMillis();
   String b = "hello world";
   for (int i = 0; i < num; i++) {
      a = a + b;
      System.out.println(a);
   }
}

JDK9及以前，String的+操作是通过构建一个StringBuilder对象，调用对象的append()方法实现的。

JDK11，反编译后:

// 从JDK 9开始，字符串连接操作被编译成使用invokedynamic 指令。invokedynamic指令使用的引导方法 java.lang.invoke.StringConcatFactory.makeConcatWithConstants
// 使用jDK11,反编译后的代码
public static void main(final String[] args) {
        final int num = 10;
        String a = "abc";
        final long time = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < num; ++i) {
            a = invokedynamic(makeConcatWithConstants:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/String;, a); // 注意这里
            System.out.println(a);
        }
    }

StringBuffer 源码

public class StringBuffer extends AbstractStringBuilder{
    // char数组保存字符
    char[] value;
    public StringBuffer() {
        // 默认初始化容量为16
        super(16);
    }
}

从源码中我们可以看出，对 StringBuffer 来说，底层也是 char 数组。StringBuffer 默认初始空间是16。对于 StringBuffer 的扩容，从下面的这张图上面可以看出，是在旧的数组的2倍上面，再加2进行扩容。

下面我们在来看下 StringBuffer 的操作函数append，append 方法是由 synchronized 修饰的，是线程安全的。

StringBuilder 源码

通过和 StringBuffer 的源码比较，我们发现，底层也是char数组，初始空间也是16。StringBuilder 和 StringBuffer 都是从 AbstractStringBuilder 继承来的，所以对于其初始空间和扩容都是相同的。

public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder {
    // char数组保存字符
    char[] value;
    public StringBuilder() {
        // 默认初始化容量为16
        super(16);
    }
}

对于 StringBuilder 和 StringBuffer 的区别可以从下面的这张图片上看出，对于append()方法，缺少了synchronized 修饰，这使得 StringBuilder 不是一个线程安全。

总结

String 长度大小不可变 StringBuffer 和 StringBuilder 长度可变 StringBuffer 线程安全 StringBuilder 线程不安全 因此： String：适用于少量的字符串操作的情况 StringBuilder：适用于单线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况 StringBuffer：适用多线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况