浅谈 Java 字符串（String, StringBuffer, StringBuilder）

时间  2019-12-10
标签 浅谈 java 字符串 string stringbuffer stringbuilder 栏目 Java 繁體版
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转载自飘过的小牛java

咱们先要记住三者的特征：git

  • String 字符串常量
  • StringBuffer 字符串变量（线程安全）
  • StringBuilder 字符串变量（非线程安全）

1、定义

clipboard.png

查看 API 会发现，String、StringBuffer、StringBuilder 都实现了 CharSequence 接口，内部都是用一个char数组实现，虽然它们都与字符串相关，可是其处理机制不一样。github

  • String：是不可改变的量，也就是建立后就不能在修改了。
  • StringBuffer：是一个可变字符串序列，它与 String 同样，在内存中保存的都是一个有序的字符串序列（char 类型的数组），不一样点是 StringBuffer 对象的值都是可变的。
  • StringBuilder：与 StringBuffer 类基本相同，都是可变字符换字符串序列，不一样点是 StringBuffer 是线程安全的，StringBuilder 是线程不安全的。

使用场景

使用 String 类的场景：在字符串不常常变化的场景中可使用 String 类，例如常量的声明、少许的变量运算。数组

使用 StringBuffer 类的场景：在频繁进行字符串运算（如拼接、替换、删除等），而且运行在多线程环境中，则能够考虑使用 StringBuffer，例如 XML 解析、HTTP 参数解析和封装。安全

使用 StringBuilder 类的场景：在频繁进行字符串运算（如拼接、替换、和删除等），而且运行在单线程的环境中，则能够考虑使用 StringBuilder，如 SQL 语句的拼装、JSON 封装等。多线程

分析

在性能方面，因为 String 类的操做是产生新的 String 对象，而 StringBuilder 和 StringBuffer 只是一个字符数组的扩容而已，因此 String 类的操做要远慢于 StringBuffer 和 StringBuilder。app

简要的说， String 类型和 StringBuffer 类型的主要性能区别其实在于 String 是不可变的对象, 所以在每次对 String 类型进行改变的时候其实都等同于生成了一个新的 String 对象，而后将指针指向新的 String 对象。因此常常改变内容的字符串最好不要用 String ，由于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之后， JVM 的 GC 就会开始工做，那速度是必定会至关慢的。函数

而若是是使用 StringBuffer 类则结果就不同了，每次结果都会对 StringBuffer 对象自己进行操做，而不是生成新的对象，再改变对象引用。因此在通常状况下咱们推荐使用 StringBuffer ，特别是字符串对象常常改变的状况下。工具

而在某些特别状况下， String 对象的字符串拼接实际上是被 JVM 解释成了 StringBuffer 对象的拼接，因此这些时候 String 对象的速度并不会比 StringBuffer 对象慢，而特别是如下的字符串对象生成中， String 效率是远要比 StringBuffer 快的：性能

  1. String S1 = “This is only a" + “ simple" + “ test";
  2. StringBuffer 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 竟然速度上根本一点都不占优点。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";

因此固然不须要太多的时间了。但你们这里要注意的是，若是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：

1 String S2 = "This is only a";
2 String S3 = "simple";
3 String S4 = "test";
4 String S1 = S2 +S3 + S4;

这时候 JVM 会规规矩矩的按照原来的方式去作。

又及：

关于 equal 和 ==

== 用于比较两个对象的时候，是来check 是否两个引用指向了同一块内存。

图片描述
这个输出就是false
图片描述
这个输出是true
一个特殊状况 ：
图片描述
这是由于：
字符串缓冲池：程序在运行的时候会建立一个字符串缓冲池。
当使用 String s1 = "xyz"; 这样的表达是建立字符串的时候（非new这种方式），程序首先会在这个 String 缓冲池中寻找相同值的对象，
在 String str1 = "xyz"; 中，s1 先被放到了池中，因此在 s2 被建立的时候，程序找到了具备相同值的 str1
并将 s2 引用 s1 所引用的对象 "xyz"

equals()

equals() 是object的方法，默认状况下，它与== 同样，比较的地址。
可是当equal被重载以后，根据设计，equal 会比较对象的value。而这个是java但愿有的功能。String 类就重写了这个方法
图片描述
结果返回true

总的说，String 有个特色： 若是程序中有多个String对象，都包含相同的字符串序列，那么这些String对象都映射到同一块内存区域，因此两次new String("hello")生成的两个实例，虽然是相互独立的，可是对它们使用hashCode()应该是一样的结果。Note: 字符串数组并不是这样，只有String是这样。即hashCode对于String，是基于其内容的。

public class StringHashCode {
       public static void main(String[] args) {
            \\输出结果相同
            String[] hellos = "Hello Hello".split(" " );
            System.out.println(""+hellos[0].hashCode());
            System.out.println(""+hellos[1].hashCode());
            \\输出结果相同
            String a = new String("hello");
            String b = new String("hello");
            System.out.println(""+a.hashCode());
            System.out.println(""+b.hashCode());
      }
}

结论

String 类是final类，不能够继承。对String类型最好的重用方式是组合 而不是继承。
String 有length（）方法，数组有length属性

String s = new String("xyz"); 建立了几个字符串对象？
两个对象，一个静态存储区“xyz”, 一个用new建立在堆上的对象。

String 和 StringBuffer,String Builder区别？

在大部分状况下 StringBuffer > String

Java.lang.StringBuffer 是线程安全的可变字符序列。一个相似于 String 的字符串缓冲区，但不能修改。虽然在任意时间点上它都包含某种特定的字符序列，但经过某些方法调用能够改变该序列的长度和内容。在程序中可将字符串缓冲区安全地用于多线程。并且在必要时能够对这些方法进行同步，所以任意特定实例上的全部操做就好像是以串行顺序发生的，该顺序与所涉及的每一个线程进行的方法调用顺序一致。

StringBuffer 上的主要操做是 append 和 insert 方法，可重载这些方法，以接受任意类型的数据。每一个方法都能有效地将给定的数据转换成字符串，而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，若是 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"( 累加); 而 z.insert(4, "le") 将更改字符串缓冲区，使之包含 “starlet"。

在大部分状况下 StringBuilder > StringBuffer

java.lang.StringBuilder 一个可变的字符序列是 JAVA 5.0 新增的。此类提供一个与 StringBuffer 兼容的 API，但不保证同步，因此使用场景是单线程。该类被设计用做 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（这种状况很广泛）。若是可能，建议优先采用该类，由于在大多数实现中，它比 StringBuffer 要快。二者的使用方法基本相同。

源码

String,StringBuffer,StringBuilder都实现了CharSequence接口。

javapublic interface CharSequence
{
    int length();
    // return the char value at the specified index
    char charAt(int index);
    // return a new CharSequence that is a subsequence
    // of this sequence.
    CharSequence subSequence(int start, int end);
    public String toString();
}

String的源码

javapublic final class String{
    private final char value[]; // used for character storage
    private int the hash; // cache the hash code for the string
}

成员变量只有两个：
final的char类型数组
int类型的hashcode

构造函数

javapublic String()
public String(String original){
    this.value = original.value;
    this.hash = original.hash;
}
public String(char value[]){
    this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}
public String(char value[], int offset, int count){
    // 判断offset，count,offset+count是否越界以后
    this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
}

这里用到了一些工具函数
copyOf(source[],length); 从源数组的0位置拷贝length个；
这个函数是用System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength))实现的。

copyOfRange(T[] original, int from, int to)。

构造函数还能够用StringBuffer/StringBuilder类型初始化String,

javapublic String(StringBuffer buffer) {
        synchronized(buffer) {
            this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length());
        }
    }
   public String(StringBuilder builder) {
        this.value = Arrays.copyOf(builder.getValue(), builder.length());
    }

除了构造方法，String类的方法有不少，
length,isEmpty,能够经过操做value.length来实现。
charAt(int index):
经过操做value数组获得。注意先判断index的边界条件

javapublic char charAt(int index) {
        if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
        }
        return value[index];
    }

getChars方法

javapublic void getChars(int srcBegin, int srcEnd,
     char dst[], int dstBegin)
     {
     \\边界检测
     System.arraycopy(value, srcBegin, dst, dstBegin, srcEnd - srcBegin);
     }

equals方法，根据语义相等（内容相等，而非指向同一块内存），从新定义了equals

javapublic boolean equals(Object anObject) {
        if (this == anObject) {
            return true;
        }
        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = value.length;
            if (n == anotherString.value.length) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

若是比较的双方指向同一块内存，天然相等；（比较==便可）
若是内容相等，也相等，比较方法以下：
首先anObject得是String类型（用关键字instanceof）
而后再比较长度是否相等；
若是长度相等，则挨个元素进行比较，若是每一个都相等，则返回true.

还有现成安全的与StringBuffer内容比较
contentEquals(StringBuffer sb),实现是在sb上使用同步。

compareTo（）:
若是A大于B，则返回大于0的数；
A小于B，则返回小于0的数；
A=B，则返回0

javapublic int compareTo(String anotherString) {
        int len1 = value.length;
        int len2 = anotherString.value.length;
        int lim = Math.min(len1, len2);
        char v1[] = value;
        char v2[] = anotherString.value;

        int k = 0;
        while (k < lim) {
            char c1 = v1[k];
            char c2 = v2[k];
            if (c1 != c2) {
                return c1 - c2;
            }
            k++;
        }
        return len1 - len2;
    }

regionMatches:若是两个字符串的区域都是平等的，

javapublic boolean regionMatches(int toffset, String other, int ooffset,
            int len)
   {
    //判断边界条件
            while (len-- > 0) {
            if (ta[to++] != pa[po++]) {
                return false;
            }
        }
            }
 public boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toffset,
            String other, int ooffset, int len) 
{    
    while (len-- > 0) {
            char c1 = ta[to++];
            char c2 = pa[po++];
            if (c1 == c2) {
                continue;
            }
            if (ignoreCase) {
                // If characters don't match but case may be ignored,
                // try converting both characters to uppercase.
                // If the results match, then the comparison scan should
                // continue.
                char u1 = Character.toUpperCase(c1);
                char u2 = Character.toUpperCase(c2);
                if (u1 == u2) {
                    continue;
                }
                // Unfortunately, conversion to uppercase does not work properly
                // for the Georgian alphabet, which has strange rules about case
                // conversion.  So we need to make one last check before
                // exiting.
                if (Character.toLowerCase(u1) == Character.toLowerCase(u2)) {
                    continue;
                }
            }
            return false;
        }
        return true;
}

startsWith(String prefix, int toffset)
startsWith(String prefix)
endsWith(String suffix)

java{
    return startsWith(suffix, value.length 
    - suffix.value.length);
    }

substring(int beginIndex,int endIndex)
除了条件判断：

javareturn (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);

字符串链接concat(String str)

javaint otherLen = str.length();
        if (otherLen == 0) {
            return this;
        }
        int len = value.length;
        char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
        str.getChars(buf, len);
        return new String(buf, true);

对于StringBuffer和StringBuilder
StringBuffer 和 StringBuilder 都是继承于 AbstractStringBuilder, 底层的逻辑（好比append）都包含在这个类中。

javapublic AbstractStringBuilder append(String str) {
        if (str == null) str = "null";
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);//查看使用空间知足，不知足扩展空间
        str.getChars(0, len, value, count);//getChars就是利用native的array copy,性能高效
        count += len;
        return this;
    }

StringBuffer 底层也是 char[], 数组初始化的时候就定下了大小, 若是不断的 append 确定有超过数组大小的时候，咱们是否是定义一个超大容量的数组，太浪费空间了。就像 ArrayList 的实现，采用动态扩展，每次 append 首先检查容量，容量不够就先扩展，而后复制原数组的内容到扩展之后的数组中

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