String ,  StringBuffer ,  StringBuilder的区别

String

首先，String 是用来表示一个字符串常量的，它是一个不可变对象，意味着，一旦我们创建了某个字符串之后，就不能再改变它的值了，我们可以从它的源码中看到，它是使用一个 final 的数组来存放内容的，即表示它是一个常量。

    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

接下来看个例子：

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        String s1 = "a";
        String s2 = "a";
        String s3 = new String("a");
        System.out.println(s1 == s2); // true
        System.out.println(s1 == s3); // false

        String s4 = new String("b");
        String s5 = new String("b");
        System.out.println(s4 == s5); // false

        String s6 = "a" + "b";
        String s7 = "ab";
        System.out.println(s6 == s7); // true

        String s8 = new String("ab");
        System.out.println(s6 == s8); // false
        System.out.println(s7 == s8); //false
    }
}

因为 String 是存放在常量池中的，虚拟机会对其进行优化，上面，虽然声明了 8 个变量，可是在常量池中只存放了 “a”，”b”，”ab” 这三个常量，使用 jclasslib 查看可知，如下所示：

声明一个字符串对象，如果能在常量池中找到，则直接把引用指向它即可，找不到才会创建，之后放到常量池中。

由于，字符串是不可变对象，如果多个字符串相加，则会出现什么呢？

        String s1 = "a" + "b" + "c" + "d" + "e";
        System.out.println(s1);

分析字节码：

可以看到，上述字符串相加后，JVM还是一次性把 “abcde”加载到内存中，此时常量池中只有一个字符串变量，即 “abcde”，如下所示：

ldc指令：把字符串加载到常量池中（Push item from run-time constant pool），更多JVM指令参考：JVM指令

也就是说 通过 “a” + “b” + “c” + “d” + “e” 和 “abcde” 对于 JVM 来说是一回事，只会加载一次；

但是通过下面这种方式相加会有什么变化呢？

        String s1 = "a";
        String s2 = "b";
        String s3 = "c";
        String s4 = "d";
        String s5 = "e";
        String s6 = s1 + s2 + s3 + s4 + s5;
        System.out.println(s6);

首先，看下，JVM调用几次 ldc 指令加载字符串到常量池中：

再来看看这种方式一个全部的字节码：

 0 ldc #2 <a>
 2 astore_1
 3 ldc #3 <b>
 5 astore_2
 6 ldc #4 <c>
 8 astore_3
 9 ldc #5 <d>
11 astore 4
13 ldc #6 <e>
15 astore 5
17 new #7 <java/lang/StringBuilder>
20 dup
21 invokespecial #8 <java/lang/StringBuilder.<init>>
24 aload_1
25 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.append>
28 aload_2
29 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.append>
32 aload_3
33 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.append>
36 aload 4
38 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.append>
41 aload 5
43 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.append>
46 invokevirtual #10 <java/lang/StringBuilder.toString>
49 astore 6

前面部分，调用 ldc 指令加载字符串到常量池中，后面部分可以看到，JVM 会对这种字符串相加的方式进行优化，使用 StringBuilder 来进行字符串的拼接，

StringBuffer

StringBuffer 它是一个可变字符串，从源码中可以看到，它用来存放元素的 char 数组没有使用 final 修饰，且，char 数组的初始大小为 16.：

StringBuffer sb = new StringBuffer();
                |
                |
    public StringBuffer() {
        super(16);
    }
                |
                |
    AbstractStringBuilder(int capacity) {
        value = new char[capacity];
    }
                |
                |
         char[] value;
       

之后使用它的 append 方法进行字符串的连接：

        String s1 = "a";
        String s2 = "b";
        String s3 = "c";
        String s4 = "d";
        String s5 = "e";

        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append(s1).append(s2).append(s3).append(s4).append(s5);

字节码如下：

 0 ldc #2 <a>
 2 astore_1
 3 ldc #3 <b>
 5 astore_2
 6 ldc #4 <c>
 8 astore_3
 9 ldc #5 <d>
11 astore 4
13 ldc #6 <e>
15 astore 5
17 new #7 <java/lang/StringBuffer>
20 dup
21 invokespecial #8 <java/lang/StringBuffer.<init>>
24 astore 6
26 aload 6
28 aload_1
29 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuffer.append>
32 aload_2
33 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuffer.append>
36 aload_3
37 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuffer.append>
40 aload 4
42 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuffer.append>
45 aload 5
47 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuffer.append>
50 pop
51 return

此外，StringBuffer 还是线程安全的，可在多线程下使用，append 方法被 synchronized 修饰，以保证同步：

    public synchronized StringBuffer append(Object obj) {
        toStringCache = null;
        super.append(String.valueOf(obj));
        return this;
    }

StringBuilder

StringBuilder 它和 StringBuffer 一样，都是可变字符串，它用来存放元素的 char 数组没有使用 final 修饰，且，char 数组的初始大小为 16.：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
               |
               |
    public StringBuilder() {
        super(16);
    }
               |
               |
 AbstractStringBuilder(int capacity) {
        value = new char[capacity];
 }
               |
               |
          char[] value;

其实，StringBuilder 和 StringBuffer 它们有共同的父类：

只不过 StringBuilder 不是线程安全的，在多线程环境下使用会出现数据不一致的问题。它的 append 方法并没有使用 synchronized 修饰：

    public StringBuilder append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }

它通过 append 拼接字符串的字节码和 StringBuffer 的一样。

总结

综上，

String 它是一个不可变的对象，一旦创建就不会改变，String 的相加，JVM 会调用 StringBuilder 的 append 来进行优化。

StringBuffer它是可变字符串，它是线程安全的。

StringBuilder它也是可变字符串，但是它不是线程安全的，它和 StringBuffer 有共同的父类。

由于 StringBuffer 的 append 方法有 synchronized 进行修饰，所以性能较 StringBuilder 的低，如果在单线程下，可使用 StringBuilder。