Java面试之谈谈String,StringBuilder,StringBuffer区别

引言

这是一个很常见的问题了，在这里我并不是要提出什么不一样的观点，只是想通过分析源码来加深对这一问题的理解。如果您恰好也感兴趣的话，不妨随我一读。

注意：以下源码来自oracle JDK1.8。

比较

通常关于这个问题，我们熟知的是，在字符串拼接时，千万别用String的+号来拼接，而是采用StringBuilder的append()方法来拼接。那么为什么呢？

我们先来看下下面代码比较：

采用String +来拼接字符串：

String str = new String();System.out.print(System.currentTimeMillis()+"\n");for (int i=0;i<40000;i++){    str +="jin";}System.out.print(System.currentTimeMillis()+"\n");

运行结果：

14772976830571477297685489

时间差：2432ms

采用StringBuilder append拼接字符串：

StringBuilder builder = new StringBuilder();System.out.print(System.currentTimeMillis()+"\n");for (int i=0;i<40000;i++){    builder.append("jin");}System.out.print(System.currentTimeMillis()+"\n");

运行结果：

14772976357221477297635724

时间差：2ms

好吧，不得不说，这差别还是蛮大的。那么我们接下来就来分析分产生这种差异的原因

我们进入StringBuilder的的初始化方法：

public StringBuilder() {    super(16);}

跟着super进入它的父类AbstractStringBuilder中查看，代码如下：

AbstractStringBuilder(int capacity) {        value = new char[capacity];    }

可知，当我们初始化一个StringBuilder时，其new一个字符数组value，value数组的作用是用于存放StringBuilder中的字符串。value初始化数组的大小为：字符串长度（初始值0）+默认容量（16）。

当我们调用StringBuilder.append()方法添加一个字符串时，跟踪代码最后进入StringBuilder的父类AbstractStringBuilder中append0()方法，其代码如下：

public AbstractStringBuilder append(String str) {if (str == null)    return appendNull();int len = str.length();ensureCapacityInternal(count + len);str.getChars(0, len, value, count);count += len;return this;}

通过代码我们可知，StringBuilder.append()方法实现拼接字符串的过程大致如下：

1. 首先判断添加的字符串是否为空，如果为空，则执行appendNull()方法并返回，appendNull()方法是将字符串“null”添加进了数组value；这也解释了为什么我们添加一个空字符串，结果返回的是null

2. 如果添加的字符串不为空，则进入ensureCapacityInternal()方法，参数为builder中原字符长度+待添加字符长度，该方法先判断字符串长度是否溢出，如果溢出，则进入如下方法，对value进行了扩容，代码如下：

    void expandCapacity(int minimumCapacity) {        int newCapacity = value.length * 2 + 2;        //特殊情况判断        value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);    }

有代码可知扩容机制为：value.length * 2 + 2;

最后通过Arrays.copyOf方法（新建一个数组copy，然后赋给value），将value数组扩容。

    public static char[] copyOf(char[] original, int newLength) {        char[] copy = new char[newLength];        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,                         Math.min(original.length, newLength));        return copy;    }

3. 不管有没有扩容，最后通过：string.getChars(0, len, value, count)将要添加的字符串string添加到value中。string为待添加的字符串；0表示从string的起始位置添加，length为string长度，value为builder中存放字符的数组，count表示要从value数组的哪个坐标开始添加。

好了，添加一个字符串到StringBuilder过程大致就是这样。上面的描述比较细致（繁琐），我们来总结一下：

StringBuilder中维护了一个名为value的字符数组，使用append添加字符串就是将该字符串添加到value数组中去，除非扩容时生成中间变量copy，否则此过程中不生成新的对象。

String+过程：

java中String的+运算符编译后其实是转换成了这样的代码：

String b = new StringBuilder().append("a").append(bb).toString();

String 每做一次+操作，都new一个新的对象。

StringBuffer Append

那么StringBuffer的append的过程又是如何呢？

我们查看代码发现StringBuffer和StringBuilder一样，都是继承自AbstractStringBuilder；StringBuffer的append方法代码如下：

public synchronized StringBuffer append(String string) {    append0(string);    return this;}

其实它的实现代码和StringBuilder的append()代码是一致的，所不同的是，它的append()的方法是线程安全的。既然是线程安全的，那么在单线程下，它的执行效率应该要比StringBuilder慢一些。不信的话，大家可以自己动手验证一下。需要注意的是，由于StringBuffer的效率也很高，要想看出它和StringBuilder的区别，for循环的次数要足够大。

总结

subString的区别：

String和StringBuilder的subString方法都是采用new String对象来返回结果。即使这样它们new String()时调用的构造函数也不一样；

String的subString方法，调用

return new String(offset + start, end - start, value);

这个构造函数返回的仍然是String本身，只是修改了offset

而StringBuilder的subString方法，调用：

 return new String(value, start, end - start);

该构造函数内部调用了System.arraycopy(data, offset, value, 0, count)方法，新建了一个字符数组进行拷贝。

StringBuffer的substring调用方法与StringBuilder相同，只不过它是线程安全的。