探秘Java中String、StringBuilder以及StringBuffer

相信String这个类是Java中使用得最频繁的类之一，而且又是各大公司面试喜欢问到的地方，今天就来和你们一块儿学习一下String、StringBuilder和StringBuffer这几个类，分析它们的异同点以及了解各个类适用的场景。下面是本文的目录大纲：

一.你了解String类吗？

二.深刻理解String、StringBuffer、StringBuilder

三.不一样场景下三个类的性能测试

四.常见的关于String、StringBuffer的面试题（辟谣网上流传的一些曲解String类的说法）

如有不正之处，请多多谅解和指正，不胜感激。

一.你了解String类吗？

想要了解一个类，最好的办法就是看这个类的实现源代码，String类的实如今

\jdk1.6.0_14\src\java\lang\String.java   文件中。

打开这个类文件就会发现String类是被final修饰的：

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public final class String      implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {      /** The value is used for character storage. */      private final char value[];        /** The offset is the first index of the storage that is used. */      private final int offset;        /** The count is the number of characters in the String. */      private final int count;        /** Cache the hash code for the string */      private int hash; // Default to 0        /** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */      private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;        ......   }

从上面能够看出几点：

1）String类是final类，也即意味着String类不能被继承，而且它的成员方法都默认为final方法。在Java中，被final修饰的类是不容许被继承的，而且该类中的成员方法都默认为final方法。在早期的JVM实现版本中，被final修饰的方法会被转为内嵌调用以提高执行效率。而从Java SE5/6开始，就渐渐摈弃这种方式了。所以在如今的Java SE版本中，不须要考虑用final去提高方法调用效率。只有在肯定不想让该方法被覆盖时，才将方法设置为final。

2）上面列举出了String类中全部的成员属性，从上面能够看出String类实际上是经过char数组来保存字符串的。

下面再继续看String类的一些方法实现：

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从上面的三个方法能够看出，不管是sub操、concat仍是replace操做都不是在原有的字符串上进行的，而是从新生成了一个新的字符串对象。也就是说进行这些操做后，最原始的字符串并无被改变。

在这里要永远记住一点：

“对String对象的任何改变都不影响到原对象，相关的任何change操做都会生成新的对象”。

在了解了于String类基础的知识后，下面来看一些在日常使用中容易忽略和混淆的地方。

二.深刻理解String、StringBuffer、StringBuilder

1.String str=”hello world”和String str=new String(“hello world”)的区别

想必你们对上面2个语句都不陌生，在平时写代码的过程当中也常常遇到，那么它们到底有什么区别和联系呢？下面先看几个例子：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 public class Main {        public static void main(String[] args) {          String str1 = "hello world" ;          String str2 = new String( "hello world" );          String str3 = "hello world" ;          String str4 = new String( "hello world" );            System.out.println(str1==str2);          System.out.println(str1==str3);          System.out.println(str2==str4);      } }

这段代码的输出结果为

为何会出现这样的结果？下面解释一下缘由：

在前面一篇讲解关于JVM内存机制的一篇博文中提到 ，在class文件中有一部分 来存储编译期间生成的 字面常量以及符号引用，这部分叫作class文件常量池，在运行期间对应着方法区的运行时常量池。

所以在上述代码中，String str1 = “hello world”;和String str3 = “hello world”; 都在编译期间生成了 字面常量和符号引用，运行期间字面常量”hello world”被存储在运行时常量池（固然只保存了一份）。经过这种方式来将String对象跟引用绑定的话，JVM执行引擎会先在运行时常量池查找是否存在相同的字面常量，若是存在，则直接将引用指向已经存在的字面常量；不然在运行时常量池开辟一个空间来存储该字面常量，并将引用指向该字面常量。

总所周知，经过new关键字来生成对象是在堆区进行的，而在堆区进行对象生成的过程是不会去检测该对象是否已经存在的。所以经过new来建立对象，建立出的必定是不一样的对象，即便字符串的内容是相同的。

2.String、StringBuffer以及StringBuilder的区别

既然在Java中已经存在了String类，那为何还须要StringBuilder和StringBuffer类呢？

那么看下面这段代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 public class Main {        public static void main(String[] args) {          String string = "" ;          for ( int i= 0 ;i< 10000 ;i++){              string += "hello" ;          }      } }

这句 string += “hello”;的过程至关于将原有的string变量指向的对象内容取出与”hello”做字符串相加操做再存进另外一个新的String对象当中，再让string变量指向新生成的对象。若是你们还有疑问能够反编译其字节码文件便清楚了：

从这段反编译出的字节码文件能够很清楚地看出：从第8行开始到第35行是整个循环的执行过程，而且每次循环会new出一个StringBuilder对象，而后进行append操做，最后经过toString方法返回String对象。也就是说这个循环执行完毕new出了10000个对象，试想一下，若是这些对象没有被回收，会形成多大的内存资源浪费。从上面还能够看出：string+=”hello”的操做事实上会自动被JVM优化成：

StringBuilder str = new StringBuilder(string);

str.append(“hello”);

str.toString();

再看下面这段代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 public class Main {        public static void main(String[] args) {          StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();          for ( int i= 0 ;i< 10000 ;i++){              stringBuilder.append( "hello" );          }      } }

反编译字节码文件获得：

从这里能够明显看出，这段代码的for循环式从13行开始到27行结束，而且new操做只进行了一次，也就是说只生成了一个对象，append操做是在原有对象的基础上进行的。所以在循环了10000次以后，这段代码所占的资源要比上面小得多。

那么有人会问既然有了StringBuilder类，为何还须要StringBuffer类？查看源代码便一目了然，事实上，StringBuilder和StringBuffer类拥有的成员属性以及成员方法基本相同，区别是StringBuffer类的成员方法前面多了一个关键字：synchronized，不用多说，这个关键字是在多线程访问时起到安全保护做用的,也就是说StringBuffer是线程安全的。

下面摘了2段代码分别来自StringBuffer和StringBuilder，insert方法的具体实现：

StringBuilder的insert方法

1 2 3 4 5 6 public StringBuilder insert( int index, char str[], int offset,                                int len)    {        super .insert(index, str, offset, len);    return this ;    }

StringBuffer的insert方法：

1 2 3 4 5 6 public synchronized StringBuffer insert( int index, char str[], int offset,                                              int len)      {          super .insert(index, str, offset, len);          return this ;      }

三.不一样场景下三个类的性能测试

从第二节咱们已经看出了三个类的区别，这一小节咱们来作个小测试，来测试一下三个类的性能区别：

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测试结果（win7，Eclipse，JDK6)：

上面提到string+=”hello”的操做事实上会自动被JVM优化，看下面这段代码：

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执行结果：

获得验证。

下面对上面的执行结果进行通常性的解释：

1）对于直接相加字符串，效率很高，由于在编译器便肯定了它的值，也就是说形如”I”+”love”+”java”; 的字符串相加，在编译期间便被优化成了”Ilovejava”。这个能够用javap -c命令反编译生成的class文件进行验证。

对于间接相加（即包含字符串引用），形如s1+s2+s3; 效率要比直接相加低，由于在编译器不会对引用变量进行优化。

2）String、StringBuilder、StringBuffer三者的执行效率：

StringBuilder > StringBuffer > String

固然这个是相对的，不必定在全部状况下都是这样。

好比String str = “hello”+ “world”的效率就比 StringBuilder st  = new StringBuilder().append(“hello”).append(“world”)要高。

所以，这三个类是各有利弊，应当根据不一样的状况来进行选择使用：

当字符串相加操做或者改动较少的状况下，建议使用 String str=”hello”这种形式；

当字符串相加操做较多的状况下，建议使用StringBuilder，若是采用了多线程，则使用StringBuffer。

四.常见的关于String、StringBuffer的面试题

下面是一些常见的关于String、StringBuffer的一些面试笔试题，如有不正之处，请谅解和批评指正。

1. 下面这段代码的输出结果是什么？

String a = “hello2″; 　　String b = “hello” + 2; 　　System.out.println((a == b));

输出结果为：true。缘由很简单，”hello”+2在编译期间就已经被优化成”hello2″，所以在运行期间，变量a和变量b指向的是同一个对象。

2.下面这段代码的输出结果是什么？

String a = “hello2″; 　  String b = “hello”;       String c = b + 2;       System.out.println((a == c));

输出结果为:false。因为有符号引用的存在，因此  String c = b + 2;不会在编译期间被优化，不会把b+2当作字面常量来处理的，所以这种方式生成的对象事实上是保存在堆上的。所以a和c指向的并非同一个对象。javap -c获得的内容：

3.下面这段代码的输出结果是什么？

String a = “hello2″;   　 final String b = “hello”;       String c = b + 2;       System.out.println((a == c));

输出结果为：true。对于被final修饰的变量，会在class文件常量池中保存一个副本，也就是说不会经过链接而进行访问，对final变量的访问在编译期间都会直接被替代为真实的值。那么String c = b + 2;在编译期间就会被优化成：String c = “hello” + 2; 下图是javap -c的内容：

4.下面这段代码输出结果为：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 public class Main {      public static void main(String[] args) {          String a = "hello2" ;          final String b = getHello();          String c = b + 2 ;          System.out.println((a == c));      }        public static String getHello() {          return "hello" ;      } }

输出结果为false。这里面虽然将b用final修饰了，可是因为其赋值是经过方法调用返回的，那么它的值只能在运行期间肯定，所以a和c指向的不是同一个对象。

5.下面这段代码的输出结果是什么？

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 public class Main {      public static void main(String[] args) {          String a = "hello" ;          String b =  new String( "hello" );          String c =  new String( "hello" );          String d = b.intern();            System.out.println(a==b);          System.out.println(b==c);          System.out.println(b==d);          System.out.println(a==d);      } }

输出结果为（JDK版本 JDK6)：

这里面涉及到的是String.intern方法的使用。在String类中，intern方法是一个本地方法，在JAVA SE6以前，intern方法会在运行时常量池中查找是否存在内容相同的字符串，若是存在则返回指向该字符串的引用，若是不存在，则会将该字符串入池，并返回一个指向该字符串的引用。所以，a和d指向的是同一个对象。

6.String str = new String(“abc”)建立了多少个对象？

这个问题在不少书籍上都有说到好比《Java程序员面试宝典》，包括不少国内大公司笔试面试题都会遇到，大部分网上流传的以及一些面试书籍上都说是2个对象，这种说法是片面的。

若是有不懂得地方能够参考这篇帖子：

http://rednaxelafx.iteye.com/blog/774673/

首先必须弄清楚建立对象的含义，建立是何时建立的？这段代码在运行期间会建立2个对象么？毫无疑问不可能，用javap -c反编译便可获得JVM执行的字节码内容：

很显然，new只调用了一次，也就是说只建立了一个对象。

而这道题目让人混淆的地方就是这里，这段代码在运行期间确实只建立了一个对象，即在堆上建立了”abc”对象。而为何你们都在说是2个对象呢，这里面要澄清一个概念  该段代码执行过程和类的加载过程是有区别的。在类加载的过程当中，确实在运行时常量池中建立了一个”abc”对象，而在代码执行过程当中确实只建立了一个String对象。

所以，这个问题若是换成 String str = new String(“abc”)涉及到几个String对象？合理的解释是2个。

我的以为在面试的时候若是遇到这个问题，能够向面试官询问清楚”是这段代码执行过程当中建立了多少个对象仍是涉及到多少个对象“再根据具体的来进行回答。

7.下面这段代码1）和2）的区别是什么？

1 2 3 4 5 6 7 8 public class Main {      public static void main(String[] args) {          String str1 = "I" ;          //str1 += "love"+"java";        1)          str1 = str1+ "love" + "java" ;      //2)        } }

1）的效率比2）的效率要高，1）中的”love”+”java”在编译期间会被优化成”lovejava”，而2）中的不会被优化。下面是两种方式的字节码：

1）的字节码：

2）的字节码：

能够看出，在1）中只进行了一次append操做，而在2）中进行了两次append操做。

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