String：String / StringBuffer / StringBuilder 三者的功能

icattlecoder 發(fā)布于2019-08-15 10:34 / 2227人閱讀

摘要：不指定容量會(huì)顯著降低性能一般使用在方法內(nèi)部來完成類似功能，因?yàn)槭蔷€程不安全的，所以用完以后可以丟棄。主要用在全局變量中相同情況下使用相比使用僅能獲得左右的性能提升，但卻要冒多線程不安全的風(fēng)險(xiǎn)。

String 作為最基礎(chǔ)的引用數(shù)據(jù)類型，日常的開發(fā)中被大量的使用。基于不可變的特性，一旦被過度地使用，堆內(nèi)存就會(huì)負(fù)荷不堪，甚至影響性能，為此，Java 設(shè)計(jì)者特意為 String 在方法區(qū)中開辟了字符串常量池，以減少 String 的實(shí)例創(chuàng)建，然而，在面對(duì)大數(shù)量的情況下，字符串常量池也未必能解決問題，因此，AbstractStringBuilder 應(yīng)運(yùn)而生，就是為了解決 String頻繁創(chuàng)建而引發(fā)的內(nèi)存性能下降的問題。

帶著兩個(gè)問題，去看看String / StringBuffer / StringBuilder 的區(qū)別

String vs AbstractStringBuilder

StringBuffer vs StringBuilder

String / StringBuffer / StringBuilder 的使用策略

String vs AbstractStringBuilder

擴(kuò)容機(jī)制

String

不可變性:重新創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象

String 底層代碼實(shí)現(xiàn)：

String 類被 final 修飾，該類不能被繼承

value[] 屬性被final 修飾，引用不能修改

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable, 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```
    
    //other codes

測(cè)試代碼:


 String str = new String("a");
        str = str  + “b” ;

圖示:

AbstractStringBuilder

可變性

AbstractStringBuilder 底層代碼實(shí)現(xiàn)：

value[] 相對(duì)于 String ，沒有被final修飾

append("String") 返回時(shí)對(duì)象本身，不會(huì)創(chuàng)建新的對(duì)象

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
     /**
     * The value is used for character storage.
     */
    char[] value;

    /**
     * The count is the number of characters used.
     */
    int count;
    
    
    // other codes 
    
    
    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;
    }
    
    //other codes
}

測(cè)試代碼：

  StringBuffer sb = new StringBuffer("a");
               sb.append("b");

圖示：

性能比較

public class StringBufferWithStringBuilder {

    public void testString() {
        long start = System.currentTimeMillis();
        String str = null;
        for (int i = 0; i < 20000; i++) {
            str = str + i + ",";
        }
        System.out.println(System.currentTimeMillis() - start); 
    }

    public void testStringBuffer() {
        long start = System.currentTimeMillis();

        StringBuffer sbuf = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < 20000; i++) {
            sbuf.append(i + ",");
        }
        System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);
    }

    public void testStringBulider() {
        long start = System.currentTimeMillis();

        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 20000; i++) {
            builder.append(i + ",");
        }
        System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);
    }

    @Test
    public void test(){
        testString();
        testStringBuffer();
        testStringBulider();
    }
    
}

通過測(cè)試數(shù)據(jù)得知，在性能和效率上：StringBuilder>StringBuffer>String

原因在于：

String 每執(zhí)行一次 + 重載運(yùn)算符，必須創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象

StringBuilder 與 StringBuffer相比，少了同步鎖

StringBuffer vs StringBuilder

線程安全

StringBuffer 是線程安全的

StringBuilder 是線程不安全

底層實(shí)現(xiàn)： StringBuffer 通過 synchronized 關(guān)鍵字的修飾，保證了資源不會(huì)被搶占，從而確保了線程安全

 /**
     * @since      1.5
     */
    @Override
    public synchronized void trimToSize() {
        super.trimToSize();
    }

    /**
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     * @see        #length()
     */
    @Override
    public synchronized void setLength(int newLength) {
        toStringCache = null;
        super.setLength(newLength);
    }

String / StringBuffer / StringBuilder 的使用策略

基本原則：如果要操作少量的數(shù)據(jù)，用String ；單線程操作大量數(shù)據(jù)，用StringBuilder ；多線程操作大量數(shù)據(jù)，用StringBuffer

不要使用String類的"+"來進(jìn)行頻繁的拼接，因?yàn)槟菢拥男阅軜O差的，應(yīng)該使用StringBuffer或StringBuilder類，這在Java的優(yōu)化上是一條比較重要的原則

為了獲得更好的性能，在構(gòu)造 StringBuffer 或 StringBuilder 時(shí)應(yīng)盡可能指定它們的容量。當(dāng)然，如果你操作的字符串長(zhǎng)度（length）不超過 16 個(gè)字符就不用了，當(dāng)不指定容量（capacity）時(shí)默認(rèn)構(gòu)造一個(gè)容量為16的對(duì)象。不指定容量會(huì)顯著降低性能

StringBuilder一般使用在方法內(nèi)部來完成類似"+"功能，因?yàn)槭蔷€程不安全的，所以用完以后可以丟棄。StringBuffer主要用在全局變量中

相同情況下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 僅能獲得 10%~15% 左右的性能提升，但卻要冒多線程不安全的風(fēng)險(xiǎn)。而在現(xiàn)實(shí)的模塊化編程中，負(fù)責(zé)某一模塊的程序員不一定能清晰地判斷該模塊是否會(huì)放入多線程的環(huán)境中運(yùn)行，因此：除非確定系統(tǒng)的瓶頸是在 StringBuffer 上，并且確定你的模塊不會(huì)運(yùn)行在多線程模式下，才可以采用StringBuilder；否則還是用StringBuffer