Java中String，StringBuilder和StringBuffer的区别

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大家都知道，String对象是不可变的，不可变性会带来效率问题。为String对象重载“+”操作符时，都会自动生成一个新的String对象。
也有人说，String在上述的问题中已经会自动引入StringBuilder来解决效率问题。


为此，我在《Java编程思想》中找到了答案。

第一个小例子：

[java] view plaincopy

1. package com.linc.TestString;  
2.   
3. public class TestString {  
4.     public static void main(String[] args)  
5.     {  
6.         String mango = "mango";  
7.         String someting = "abc" + mango + "def" + 47;  
8.         System.out.println(someting);  
9.     }  
10. }  

执行编译，命令：
javac TestString.java
用javap来反编译上述代码，看看都发生了什么故事：
javap -c TestString


结果如下：

[java] view plaincopy

1. Compiled from "TestString.java"  
2. public class com.linc.TestString.TestString extends java.lang.Object{  
3. public com.linc.TestString.TestString();  
4.   Code:  
5.    0:   aload_0  
6.    1:   invokespecial   #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V  
7.    4:   return  
8.   
9. public static void main(java.lang.String[]);  
10.   Code:  
11.    0:   ldc #2; //String mango  
12.    2:   astore_1  
13.    3:   new #3; //class java/lang/StringBuilder  
14.    6:   dup  
15.    7:   invokespecial   #4; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V  
16.    10:  ldc #5; //String abc  
17.    12:  invokevirtual   #6; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
18.    15:  aload_1  
19.    16:  invokevirtual   #6; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
20.    19:  ldc #7; //String def  
21.    21:  invokevirtual   #6; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
22.    24:  bipush  47  
23.    26:  invokevirtual   #8; //Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;  
24.    29:  invokevirtual   #9; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;  
25.    32:  astore_2  
26.    33:  getstatic   #10; //Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;  
27.    36:  aload_2  
28.    37:  invokevirtual   #11; //Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V  
29.    40:  return  
30.   
31. }  

从上述代码中看，编译器确实创建了一个StringBuilder对象。
但是，这并不能因此就说明可以随意的使用String对象。下面又举了个例子：

[java] view plaincopy

1. package com.linc.TestString;  
2.   
3. public class StringAndBuilder {  
4.     public String implicit(String[] fields)  
5.     {  
6.         String result="";  
7.         for(int i=0;i<fields.length;++i)  
8.         {  
9.             result+=fields[i];  
10.         }  
11.         return result;  
12.     }  
13.       
14.     public String explicit(String[] fields)  
15.     {  
16.         StringBuilder result=new StringBuilder();  
17.         for(int i=0;i<fields.length;++i)  
18.         {  
19.             result.append(fields[i]);  
20.         }  
21.         return result.toString();  
22.     }  
23. }  

反编译一下：
[linc@localhost TestString]$ javac StringAndBuilder.java 
[linc@localhost TestString]$ javap -c StringAndBuilder

[java] view plaincopy

1. Compiled from "StringAndBuilder.java"  
2. public class com.linc.TestString.StringAndBuilder extends java.lang.Object{  
3. public com.linc.TestString.StringAndBuilder();  
4.   Code:  
5.    0:   aload_0  
6.    1:   invokespecial   #1; //Method java/lang/Object."<init>":()V  
7.    4:   return  
8.   
9. public java.lang.String implicit(java.lang.String[]);  
10.   Code:  
11.    0:   ldc #2; //String   
12.    2:   astore_2  
13.    3:   iconst_0  
14.    4:   istore_3  
15.    5:   iload_3  
16.    6:   aload_1  
17.    7:   arraylength  
18.    8:   if_icmpge   38  
19.    11:  new #3; //class java/lang/StringBuilder  
20.    14:  dup  
21.    15:  invokespecial   #4; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V  
22.    18:  aload_2  
23.    19:  invokevirtual   #5; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
24.    22:  aload_1  
25.    23:  iload_3  
26.    24:  aaload  
27.    25:  invokevirtual   #5; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
28.    28:  invokevirtual   #6; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;  
29.    31:  astore_2  
30.    32:  iinc    3, 1  
31.    35:  goto    5  
32.    38:  aload_2  
33.    39:  areturn  
34.   
35. public java.lang.String explicit(java.lang.String[]);  
36.   Code:  
37.    0:   new #3; //class java/lang/StringBuilder  
38.    3:   dup  
39.    4:   invokespecial   #4; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V  
40.    7:   astore_2  
41.    8:   iconst_0  
42.    9:   istore_3  
43.    10:  iload_3  
44.    11:  aload_1  
45.    12:  arraylength  
46.    13:  if_icmpge   30  
47.    16:  aload_2  
48.    17:  aload_1  
49.    18:  iload_3  
50.    19:  aaload  
51.    20:  invokevirtual   #5; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;  
52.    23:  pop  
53.    24:  iinc    3, 1  
54.    27:  goto    10  
55.    30:  aload_2  
56.    31:  invokevirtual   #6; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;  
57.    34:  areturn  
58.   
59. }  

注意到implicit方法，从第8行到第35行构成了一个循环体。StringBuilder是在循环体内构造的，也就是说，每经过一次循环，就会创建一个新的StrinBuilder对象。
再看explicit方法，循环部分的代码更简短、简单，而且只生成了一个StrinBuilder对象。


结论：
当为一个类编写toString()方法时，如果操作比较简单，就可以信赖编译器，它会为你合理的构造最终的字符串结果。如果使用了循环，那么最好自己创建一个StringBuilder对象。
如果拿不准该用那种方式，就用javap来分析你的程序吧！


另外，linc之前还翻译了一段小文章，是讲String、StringBuffer和StringBuilder之间的区别的：http://blog.csdn.net/lincyang/article/details/6333041

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 可以证明，字符串操作是计算机程序设计中最常见的行为。

       Java对象的引用，用来操纵内存元素。例如：String s;//创建一个String类型的引用
对象的引用与对象关联——初始化，例如：s = "abc";//Java语言特性，String可以用带引号的文本初始化。
更通用的初始化，创建对象，例如：s = new String("abc");——《Thinking in Java》


    Java中所有的字符串文字[字符串常量]都是一个String的对象。Java中维护一个字符串常量列表（常量池，编译时决定），
存放字符创常量。当遇到字符串常量时，先检查它常量池是否存在，不存在则在堆上创建对象并将字符串常量放入常量池。
被放到字符串内部列表中的字符串对象是不会被垃圾回收的，生命周期和整个程序相同，所以如果使用不当会造成内存泄露。


    String对象具有只读特性，指向它的任何引用都不可能改变它的值。不可变性带来的是效率问题。String中的+和+=是仅有的两个重载过的操作符。Java不允许程序员重载任何操作符。 由于字符串对象的大量使用(它是一个对象，一般而言对象总是在heap分配内存)，Java中为了节省内存空间和运行时间(如比较字符串时，==比equals()快)，在编
译阶段就把所有的字符串文字放到一个文字池(pool of literal strings，即字符串常量列表)中，而运行时文字池成为常量池的一部分。文字池的好处，就是该池中所有相同的字符串常量被合并，只占用一个空间。


StringBuilder类，对应于String类，StringBuilder具有可变性。
StringBuilder是Java SE5引入的，线程非安全的。
StringBuffer是Java SE5之前就有的线程安全的，相对来说较StringBuilder开销稍大
两者的常用操作：append(),toString(),insert(),reverse(),delete()等。


String：不可变的对象，对String对象进行改变的时候其实都等同于生成了一个新的String对象，然后将引用指向新的String对象，原String对象GC回收。
StringBuffer 字符串变量（线程安全），适用于多线程程序中，保证同步性。
StringBuilder 字符串变量（非线程安全），适用于单线程程序中，不保证同步性。简要的说， String 类和 StringBuffer/StringBuilder 类的主要性能区别其实在于 String 是不可变的对象, 因此在每次对 String 类进行改变的   时候其实都等同于生成了一个新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象，所以经常改变内容的字符串最好不要用 String ，因为每次生成   对象都会对系统性能产生影响，特别当内存中无引用对象多了以后， JVM 的 GC 就会开始工作，那速度是一定会相当慢的。   而如果是使用 StringBuffer/StringBuilder 类则结果就不一样了，每次结果都会对 StringBuffer/StringBuilder 对象本身进行操作，而不是生成   新的对象，再改变对象引用。所以在一般情况下推荐使用 StringBuffer/StringBuilder ，特别是字符串对象经常改变的情况下。而在某些特别情况下，   String 对象的字符串拼接其实是被 JVM 解释成 StringBuffer/StringBuilder 对象的拼接，所以这些时候 String 对象的速度并不会比  StringBuffer/StringBuilder 对象慢，而特别是以下的字符串对象生成中， String 效率是远要比 StringBuffer 快的：
   
   String S1 = “This is only a” + “ simple” + “ test”;
   StringBuilder Sb = new StringBuilder(“This is only a”).append(“ simple”).append(“ test”);
   你会很惊讶的发现，生成 String S1 对象的速度简直太快了，而这个时候 StringBuffer 居然速度上根本一点都不占优势。其实这是 JVM 的一个把戏，
   在 JVM 眼里，这个
   String S1 = “This is only a” + “ simple” + “test”; 其实就是：
   String S1 = “This is only a simple test”; 所以当然不需要太多的时间了。但大家这里要注意的是，如果你的字符串是来自另外的 String 对象
   的话，速度就没那么快了，譬如：
   String S2 = “This is only a”;
   String S3 = “ simple”;
   String S4 = “ test”;
   String S1 = S2 +S3 + S4;
   这时候 JVM 会规规矩矩的按照原来的方式去做


在大部分情况下 StringBuffer > String
StringBuffer
Java.lang.StringBuffer线程安全的可变字符序列。一个类似于 String 的字符串缓冲区，但可以修改。虽然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。可以在必要时对这些方法进行同步，因此任意特定实例上的所有操作就好像是以串行顺序发生的，该顺序与所涉及的每个线程进行的方法调用顺序一致。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”。


   在大部分情况下 StringBuilder > StringBuffer
java.lang.StringBuilder
java.lang.StringBuilder一个可变的字符序列是5.0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）。如果可能，建议优先采用该类，因为在
大多数实现中，它比 StringBuffer 要快。两者的方法基本相同。