Java之String、StringBuffer和StringBuilder的区别

近期看到StringBuffer,便搜索整理了一些关于String、StringBuffer和StringBuilder的东西,仅供分享参考。

1、String

String:字符串常量,字符串长度不可变的。Java中String是immutable(不可变)的。先看源代码:

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0

    /** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
    private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;
    ...
    ...
}

String类使用了final修饰,那么使用了final修饰就规定了String是不能被继承的,换句话说,有一个String s=”abc”,s引用我们可以很明确的知道s就是指向的String类型的对象,而不是String类型的子类,这样从jvm的角度考虑,是提升了一定的效率,而且可以看到char value[]也是final,这说明了里面的char数组也是不能改变的,只能进行一次赋值,而且我们都知道数组一旦长度固定,就没有办法扩容,所以这就是为什么String对象里面的值不能改变的原因,因为String对象一旦创建,char数组的长度就刚好够存字符串的长度,以后就没有办法扩充了。

String类的包含如下定义:

/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
 
/** The offset is the first index of the storage that is used. */
private final int offset;
 
/** The count is the number of characters in the String. */
private final int count;

用于存放字符的数组被声明为final的,因此只能赋值一次,不可再更改。

2、StringBuffer

StringBuffer:字符串变量(Synchronized,即线程安全)。如果要频繁对字符串内容进行修改,出于效率考虑最好使用StringBuffer,如果想转成String类型,可以调用StringBuffer的toString()方法。

Java.lang.StringBuffer线程安全的可变字符序列。在任意时间点上它都包含某种特定的字符序列,但通过某些方法调用可以改变该序列的长度和内容。可将字符串缓冲区安全地用于多个线程。

StringBuffer 上的主要操作是 append 和 insert 方法,可重载这些方法,以接受任意类型的数据。每个方法都能有效地将给定的数据转换成字符串,然后将该字符串的字符追加或插入到字符串缓冲区中。append 方法始终将这些字符添加到缓冲区的末端;而 insert 方法则在指定的点添加字符。例如,如果 z 引用一个当前内容是“start”的字符串缓冲区对象,则此方法调用 z.append("le") 会使字符串缓冲区包含“startle”,而 z.insert(4, "le") 将更改字符串缓冲区,使之包含“starlet”。

3、StringBuilder

StringBuilder:字符串变量(非线程安全)。在内部,StringBuilder对象被当作是一个包含字符序列的变长数组。

java.lang.StringBuilder是一个可变的字符序列,是JDK5.0新增的。此类提供一个与 StringBuffer 兼容的 API,但不保证同步。该类被设计用作 StringBuffer 的一个简易替换,用在字符串缓冲区被单个线程使用的时候(这种情况很普遍)。

其构造方法如下:

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构造方法 描述
StringBuilder() 创建一个容量为16的StringBuilder对象(16个空元素)
StringBuilder(CharSequence cs) 创建一个包含cs的StringBuilder对象,末尾附加16个空元素
StringBuilder(int initCapacity) 创建一个容量为initCapacity的StringBuilder对象
StringBuilder(String s) 创建一个包含s的StringBuilder对象,末尾附加16个空元素

在大部分情况下,StringBuilder > StringBuffer。这主要是由于前者不需要考虑线程安全。

4、三者的区别

(1)在执行速度上StringBuilder >  StringBuffer  >  String

(2)String <(StringBuffer,StringBuilder)的原因

    String:字符串常量

    StringBuffer:字符串变量

    StringBuilder:字符串变量

从上面的名字可以看到,String是“字符串常量”,也就是不可改变的对象。对于这句话的理解你可能会产生这样一个疑问  ,比如这段代码:

String s = "abcd";
s = s+1;
System.out.print(s);// result : abcd1

我们明明就是改变了String型的变量s的,为什么说是没有改变呢?

其实这是一种欺骗,JVM是这样解析这段代码的:

首先创建对象s,赋予一个abcd,然后再创建一个新的对象s用来执行第二行代码,也就是说我们之前对象s并没有变化,所以我们说String类型是不可改变的对象了,由于这种机制,每当用String操作字符串时,实际上是在不断的创建新的对象,而原来的对象就会变为垃圾被GC(Garbage Collection,垃圾回收器)回收掉,可想而知这样执行效率会有多底。

而StringBuffer与StringBuilder就不一样了,他们是字符串变量,是可改变的对象,每当我们用它们对字符串做操作时,实际上是在一个对象上操作的,这样就不会像String一样创建一些而外的对象进行操作了,当然速度就快了。

(3)一个特殊的例子

在某些特别情况下, String 对象的字符串拼接其实是被 Java Compiler 编译成了 StringBuffer 对象的拼接,所以这些时候 String 对象的速度并不会比 StringBuffer 对象慢,例如:

String s1 = “This is only a” + “ simple” + “ test”;
StringBuffer Sb = new StringBuilder(“This is only a”).append(“ simple”).append(“ test”);

生成 String s1对象的速度并不比 StringBuffer慢。其实在Java Compiler里,自动做了如下转换:

Java Compiler直接把上述第一条语句编译为:

String s1 = “This is only a simple test”;

所以速度很快。但要注意的是,如果拼接的字符串来自另外的String对象的话,Java Compiler就不会自动转换了,速度也就没那么快了,例如:

String s2 = “This is only a”;
String s3 = “ simple”;
String s4 = “ test”;
String s1 = s2 + s3 + s4;

这时候,Java Compiler会规规矩矩的按照原来的方式去做,String的concatenation(连接,即+)操作利用了StringBuilder(或StringBuffer)的append方法实现,此时,对于上述情况,若s2,s3,s4采用String定义,拼接时需要额外创建一个StringBuffer(或StringBuilder),之后将StringBuffer转换为String;若采用StringBuffer(或StringBuilder),则不需额外创建StringBuffer。

(4)StringBuilder与 StringBuffer

    StringBuilder:线程非安全的

    StringBuffer:线程安全的

当我们在字符串缓冲去被多个线程使用是,JVM不能保证StringBuilder的操作是安全的,虽然他的速度最快,但是可以保证StringBuffer是可以正确操作的。当然大多数情况下就是我们是在单线程下进行的操作,所以大多数情况下是建议用StringBuilder而不用StringBuffer的,就是速度的原因。

5、使用策略

(1)基本原则:如果要操作少量的数据,用String ;单线程操作(字符串缓冲区下操作)大量数据,用StringBuilder ;多线程操作(字符串缓冲区下操作)大量数据,用StringBuffer。

(2)不要使用String类的"+"来进行频繁的拼接,因为那样的性能极差的,应该使用StringBuffer或StringBuilder类,这在Java的优化上是一条比较重要的原则。例如:

String result = "";
for (String s : hugeArray) {
    result = result + s;
}
 
// 使用StringBuilder
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String s : hugeArray) {
    sb.append(s);
}
String result = sb.toString();

当出现上面的情况时,显然我们要采用第二种方法,因为第一种方法,每次循环都会创建一个String result用于保存结果,除此之外二者基本相同(对于jdk1.5及之后版本)

(3)为了获得更好的性能,在构造 StringBuffer 或 StringBuilder 时应尽可能指定它们的容量。当然,如果你操作的字符串长度(length)不超过 16 个字符就不用了,当不指定容量(capacity)时默认构造一个容量为16的对象。不指定容量会显著降低性能。

(4)StringBuilder一般使用在方法内部来完成类似"+"功能,因为是线程不安全的,所以用完以后可以丢弃。StringBuffer主要用在全局变量中。

(5)相同情况下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%~15% 左右的性能提升,但却要冒多线程不安全的风险。而在现实的模块化编程中,负责某一模块的程序员不一定能清晰地判断该模块是否会放入多线程的环境中运行,因此:除非确定系统的瓶颈是在 StringBuffer 上,并且确定你的模块不会运行在多线程模式下,才可以采用StringBuilder;否则还是用StringBuffer。

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