String,StringBuilder,StringBuffer源码分析

声明：本文使用JDK1.8

在Java中，对于字符串的操作有这三种：String、StringBuilder、StringBuffer。这三者的效率是：StringBuilder > StringBuffer > String。

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);

String

先来看下String的源码，如图所示：

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。那么，平时我们使用“+”来拼接字符串是什么实现的？

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。

对于 String 类型对象的“+”操作，通过在 StringBuilder 的 append 方法上面打断点，可以发现对于String的操作，其实是使用了 StringBuilder 的 append 操作，这个也是线程安全。详细可以看下面关于 StringBuilder 的源码。

String 的性能差，主要是对于频繁操作的字符串，不断的创建和销毁对象，对于程序性能有很大的影响。

StringBuffer

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

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。

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。

三者性能比较

我做了个测试，代码如下：

public static void main(String[] args) {
    int num = 10000;
    String a = "abc";
    long time = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 1; i < num; i++) {
        a = a + i;
    }
    System.out.println(System.currentTimeMillis() - time);
    long time1 = System.currentTimeMillis();
    StringBuffer buffer = new StringBuffer();
    for (int i = 1; i < num; i++) {
        buffer.append(i);
    }
    System.out.println(System.currentTimeMillis() - time1);
    StringBuilder builder = new StringBuilder();
    long time2 = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 1; i < num; i++) {
        builder.append(i);
    }
    System.out.println(System.currentTimeMillis() - time2);
}

再来看下运行的结果：

405
1
1

从运行结果，我们可以非常明显的看出这三者的性能比较。

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