String、StringBuffer、StringBuilder的区别及使用

不可变类 - String

一如既往，在进行学习之前我们先看看相关的定义吧～下面引自 JavaDocs：

Strings are constant; their values cannot be changed after they are created

String 类是不可变的，String 对象的值在创建后不会发生改变。换句话说，我们平常对 String 对象的操作，实际上都是创建了一个新的 String 对象，将该对象的引用赋给我们的对象，而内存之中仍然存有原来的两个字符串。可能有点绕，大家可以看看下面的代码：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        String str;
        String changeStr;

        str = "chaos";
        changeStr = "";

        System.out.println("初始");
        System.out.println(str);
        System.out.println(changeStr);

        changeStr = change(str);
        System.out.println("改变后");
        System.out.println(changeStr);
        System.out.println(str);
    }

    private static String change(String str){
        str = str  + "change";
        return str;
    }
}

输出：

初始

chaos

改变后

chaoschange

chaos

我们可以看到，change() 方法并没有改变 test 的值。为什么呢？因为实际上，传给 change() 方法的是引用的一个拷贝，原对象并没有作为参数被方法修改。

所以 String 具有一个大坑：如果我们没有注意到 String 类的这个特性，将多个频繁发生改变的字符串的对象类型选为 String的话，内存一定会受此影响，从而影响系统性能；此外，当引用过多，还会出发垃圾回收机制，影响性能。

线程安全的 StringBuffer

A thread-safe, mutable sequence of characters. A string buffer is like a String, but can be modified.

StringBuffer 和 String 的最大区别在于，StringBuffer 是一个可变类，换句话说，StringBuffer 中的值不但可以改变，还不会产生 String 类的副作用（不断创建对象）。此外，StringBuffer 还是线程安全的。例如：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        String str;

        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        StringBuffer changeSb = new StringBuffer();

        str = "chaos";
        sb.append(str);

        System.out.println("初始");
        System.out.println(sb.toString());

        changeSb = sb;
        changeSb.append("change");
        System.out.println("改变后");
        System.out.println(sb.toString());
        System.out.println(changeSb.toString());
    }
}

输出：

初始

chaos

改变后

chaoschange

chaoschange

所以如果我们的程序中如果存在需要频繁修改值的字符串，最好是使用 StringBuffer，因为除了刚刚提到的“线程安全”和“可变”两个特性以外，每个 StringBuffer 还具有一定的缓冲区容量，只有当字符串大小超过容量上限才会增加容量大小。

那么这样看下来，很多人会觉得 StringBuffer 很完美，以后就用它了！对于这样的同学我想说一句：且慢！！！事实上，StringBuffer 虽然看起来很完美，但它的线程安全实现机制是它最大的弱点，我们先来看看它是怎么实现线程安全的：

@Override
    public synchronized StringBuffer append(boolean b) {
        toStringCache = null;
        super.append(b);
        return this;
    }

我们可以看到，StringBuffer 通过 synchronized 关键字为方法加上同步锁，从而实现线程安全。但如果我们 append 1w 次，那么程序就要负担 1w 次加锁解锁带来的时间消耗，影响了效率。此外，大部分情况下，我们都是在单线程情况下使用 String，不需要考虑到线程安全问题，这就使得 StringBuffer 的加锁/解锁过程为程序带来了不必要的开支。所以在 Effective Java 中就有这么一句话：

Java 1.5发行版本中增加了非同步 StringBuilder 类，代替了现在已经过时的 StringBuffer 类

非线程安全的 StringBuilder

事实上，StringBuilder 的内部实现和 StringBuffer 几乎一样，唯一的区别在于：StringBuilder 中去掉了 synchronized 关键字，失去了线程安全的特性。

我们刚刚也提到了，StringBuffer 的线程安全机制在大多数情况下都不必要，为系统带来的开销完全是不必要的，所以 Java 1.5 发行版本推出了 StringBuilder。

其他方面倒没什么区别，所以最佳方案应该是使用 StringBuilder，如果需要考虑线程安全问题，再考虑 StringBuffer，或者重写 StringBuilder 的相应方法实现线程安全。