全面解释java中StringBuilder、StringBuffer、String类之间的关系

发布时间：2017-07-13 16:51:20.413 作者： IT网络文摘 (该文来自笔记，点击查看原文)

java中String、StringBuffer、StringBuilder是编程中经常使用的字符串类，在上一篇博文中我们已经熟悉String字符串的特性和使用，而StringBuffer、StringBuilder又是怎么样的字符串类呢？？他们之间的区别和关系又是什么呢？？这问题经常在面试中会问到，现在总结一下，看看他们的不同与相同。

1.可变与不可变

1）String类中使用字符数组保存字符串，如下就是，因为有“final”修饰符，所以可以知道string对象是不可变的。

　　　　private final char value[];

String的值是不可变的，这就导致每次对String的操作都会生成新的String对象，不仅效率低下，而且大量浪费有限的内存空间。

1 String a = "a"; //假设a指向地址0x00012 a = "b";//重新赋值后a指向地址0x0002，但0x0001地址中保存的"a"依旧存在，但已经不再是a所指向的,a 已经指向了其它地址。

因此String的操作都是改变赋值地址而不是改变值操作。

2）StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串，如下就是，可知这两种对象都是可变的。

　　　　char[] value;

StringBuffer是可变类，和线程安全的字符串操作类，任何对它指向的字符串的操作都不会产生新的对象。每个StringBuffer对象都有一定的缓冲区容量，当字符串大小没有超过容量时，不会分配新的容量，当字符串大小超过容量时，会自动增加容量。

1 StringBuffer buf=new StringBuffer(); //分配长16字节的字符缓冲区2 StringBuffer buf=new StringBuffer(512); //分配长512字节的字符缓冲区3 StringBuffer buf=new StringBuffer("this is a test")//在缓冲区中存放了字符串，并在后面预留了16字节的空缓冲区。

StringBuffer和StringBuilder类功能基本相似，主要区别在于StringBuffer类的方法是多线程、安全的，而StringBuilder不是线程安全的，相比而言，StringBuilder类会略微快一点。对于经常要改变值的字符串应该使用StringBuffer和StringBuilder类。

2.是否多线程安全

String中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，显然线程安全。

AbstractStringBuilder是StringBuilder与StringBuffer的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如expandCapacity、append、insert、indexOf等公共方法。

StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。看如下源码：

1 public synchronized StringBuffer reverse() {2     super.reverse();3     return this;4 }5 6 public int indexOf(String str) {7     return indexOf(str, 0);        //存在 public synchronized int indexOf(String str, int fromIndex) 方法8 }

StringBuilder并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。

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StringBuffer是线程安全的，这意味着它们已经同步方法来控制访问，以便只有一个线程可以在同一时间访问一个StringBuffer对象同步代码。因此，StringBuffer的对象通常在多线程环境中是安全的，使用多个线程可以试图同时访问相同StringBuffer对象。

StringBuilder类非常相似的StringBuffer，不同之处在于它的访问不同步的，因此，它不是线程安全的。由于不同步，StringBuilder的性能可以比StringBuffer更好。因此，如果在单线程环境中工作，使用StringBuilder，而不是StringBuffer可能会有更高的性能。这也类似其他情况，如StringBuilder的局部变量(即一个方法中的一个变量)，其中只有一个线程会访问一个StringBuilder对象。

3.StringBuffer和StringBuilder类的速度比较

一般情况下,速度从快到慢:StringBuilder>StringBuffer>String,这种比较是相对的，不是绝对的。（要考虑程序是单线程还是多线程）

接下来，我直接贴上测试过程和结果的代码，一目了然：

 1 package com.hysum.test; 2  3 public class StringTest { 4     final static int time = 50000; //循环次数  5     /* 6      * String类测试方法 7      */ 8     public void test(String s){ 9         long begin = System.currentTimeMillis();//获取当前系统时间（毫秒数），开始10         for(int i=0; i<time; i++){11         s += "add";12         }13         long over = System.currentTimeMillis();//获取当前系统时间（毫秒数），结束14         System.out.println("操作"+s.getClass().getName()+"类型使用的时间为："+(over-begin)+"毫秒");15         }16     /*17      * StringBuffer类测试方法18      */19     public void test(StringBuffer s){20         long begin = System.currentTimeMillis();21         for(int i=0; i<time; i++){22         s.append("add");23         }24         long over = System.currentTimeMillis();25         System.out.println("操作"+s.getClass().getCanonicalName()+"类型使用的时间为："+(over-begin)+"毫秒");26         }27     /*28      * StringBuilder类测试方法29      */30     public void test(StringBuilder s){31         long begin = System.currentTimeMillis();32         for(int i=0; i<time; i++){33         s.append("add");34         }35         long over = System.currentTimeMillis();36         System.out.println("操作"+s.getClass().getName()+"类型使用的时间为："+(over-begin)+"毫秒");37         }38 39     /*对 String 直接进行字符串拼接的测试*/40     public void test2(){//操作字符串对象引用相加类型使用的时间41         String s2 = "abcd";42         long begin = System.currentTimeMillis();43         for(int i=0; i<time; i++){44         String s = s2 + s2 +s2;45         }46         long over = System.currentTimeMillis();47         System.out.println("操作字符串对象引用相加类型使用的时间为："+(over-begin)+"毫秒");48         }49     public void test3(){//操作字符串相加使用的时间50         long begin = System.currentTimeMillis();51         for(int i=0; i<time; i++){52         String s = "abcd" + "abcd" +  "abcd";53         }54         long over = System.currentTimeMillis();55         System.out.println("操作字符串相加使用的时间为："+(over-begin)+"毫秒");56         } 
57     public static void main(String[] args) {58         // TODO Auto-generated method stub59         String s1 =  "abcd";60         StringBuffer st1 = new StringBuffer( "abcd");61         StringBuilder st2 = new StringBuilder( "abcd");62         StringTest tc = new StringTest();63         tc.test(s1);64         tc.test(st1);65         tc.test(st2);66         tc.test2();67         tc.test3(); 
68     }69 70 }

运行结果：

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结果分析：

从上面的结果可以看出，不考虑多线程，采用String对象时，执行时间比其他两个都要高得多，而采用StringBuffer对象和采用StringBuilder对象的差别也比较明显；而以String类为例，操作字符串对象引用相加类型使用的时间比直接/操作字符串相加使用的时间也多得多。由此可见，如果我们的程序是在单线程下运行，或者是不必考虑到线程同步问题，我们应该优先使用StringBuilder类；如果要保证线程安全，自然是StringBuffer；能直接操作字符串不用字符串引用就直接操作字符串。

4、StringBuilder与StringBuffer共同点

StringBuilder与StringBuffer有公共父类AbstractStringBuilder(抽象类)。

StringBuilder、StringBuffer的方法都会调用AbstractStringBuilder中的公共方法，如super.append(...)。只是StringBuffer会在方法上加synchronized关键字，进行同步。

那么我们接来下看一下它们的主要方法吧~

方法	说明
StringBuffer append(参数)	追加内容到当前StringBuffer对象的末尾，类似于字符串的连接
StringBuffer deleteCharAt(int index)	删除指定位置的字符，然后将剩余的内容形成新的字符串
StringBuffer insert(位置, 参数)	在StringBuffer对象中插入内容，然后形成新的字符串
StringBuffer reverse()	将StringBuffer对象中的内容反转，然后形成新的字符串
void setCharAt(int index, char ch)	修改对象中索引值为index位置的字符为新的字符ch
void trimToSize()	将StringBuffer对象的中存储空间缩小到和字符串长度一样的长度，减少空间的浪费，和String的trim()是一样的作用
StringBuffer delete(int start, int end)	删除指定区域的字符串
StringBuffer replace(int start, int end, String s)	用新的字符串替换指定区域的字符串
void setlength（int n）	设置字符串缓冲区大小
int capacity()	获取字符串的容量
void ensureCapacity(int n)	确保容量至少等于指定的最小值。如果当前容量小于该参数，然后分配一个新的内部数组容量更大。新的容量是较大的.
getChars(int start,int end,char chars[],int charStart);	将字符串的子字符串复制给数组

以下是各个方法的代码示例：

 1 public static void main(String[] args) { 2         // TODO Auto-generated method stub 3         StringBuilder str=new StringBuilder("学习 java 编程"); 4          5         //增加字符串内容的方法 6         //append(参数)，追加内容到当前对象的末尾 7         str.append("学习使我快乐"); 8         System.out.println("追加内容到当前对象的末尾："+str); 9         // insert(位置, 参数)，在对象中插入内容10         str.insert(10,',');11         System.out.println("在对象中插入内容："+str);12         13         //操作字符串内容的方法14         //delete(int start, int end)，删除指定区域的字符串15         str.delete(11, 17);16         System.out.println("删除指定区域的字符串："+str);17         //deleteCharAt(int index)，删除指定位置的字符18         str.deleteCharAt(10);19         System.out.println("删除指定位置的字符："+str);20         //setCharAt(int index, char newChar)，修改对象中索引值为index位置的字符为新的字符ch21         str.setCharAt(3, 'J');22         System.out.println("修改对象中索引值为index位置的字符为新的字符ch："+str);23         //replace(int start, int end, String s)， 用新的字符串替换指定区域的字符串24         str.replace(4, 7, "AVA");25         System.out.println("用新的字符串替换指定区域的字符串:"+str);26         // reverse()内容反转27         str.reverse();28         System.out.println("内容反转："+str);29         //将字符串的子字符串复制给数组。30         char[] ch  = new char[5];31         str.getChars(0, 4, ch, 0);32         System.out.println("将字符串的子字符串复制给数组:"+Arrays.toString(ch));33 34         35         36         37         StringBuilder str2=new StringBuilder(30);//创建一个长度为30的字符串38         str2.append("JAVA");39         System.out.println("字符串长度为："+str2.length());//length()，获取字符串长度40         System.out.println("字符串容量为："+str2.capacity());//capacity()，获取字符串的容量41         //有关字符串空间的方法42         //setLength(int newSize)，设置字符串缓冲区大小43         str2.setLength(20);44         System.out.println("字符串长度为："+str2.length());45         System.out.println("字符串容量为："+str2.capacity());46         //ensureCapacity(int n)，重新设置字符串容量的大小47         str2.ensureCapacity(20);48         System.out.println("字符串长度为："+str2.length());49         System.out.println("字符串容量为："+str2.capacity());50         str2.ensureCapacity(35);51         System.out.println("字符串长度为："+str2.length());52         System.out.println("字符串容量为："+str2.capacity());53         //trimToSize()，存储空间缩小到和字符串长度一样的长度54         str2.trimToSize();55         System.out.println("字符串长度为："+str2.length());56         System.out.println("字符串容量为："+str2.capacity());57         58         59     }60 61 }

运行结果：

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