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作者：千山

juejin.im/post/5d6228046fb9a06add4e37fe

引言

面試官：StringBuilder和StringBuffer的區(qū)別在哪？

我：StringBuilder不是線程安全的，StringBuffer是線程安全的

面試官：那StringBuilder不安全的點(diǎn)在哪兒？

我：。。。(啞巴了)

在這之前我只記住了StringBuilder不是線程安全的，StringBuffer是線程安全的這個(gè)結(jié)論，至于StringBuilder為什么不安全從來(lái)沒(méi)有去想過(guò)。

分析

在分析這個(gè)問(wèn)題之前我們要知道StringBuilder和StringBuffer的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)跟String類(lèi)一樣，都是通過(guò)一個(gè)char數(shù)組存儲(chǔ)字符串的，不同的是String類(lèi)里面的char數(shù)組是final修飾的，是不可變的，而StringBuilder和StringBuffer的char數(shù)組是可變的。

首先通過(guò)一段代碼去看一下多線程操作StringBuilder對(duì)象會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題

public?class?StringBuilderDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?throws?InterruptedException?{
????????StringBuilder?stringBuilder?=?new?StringBuilder();
????????for?(int?i?=?0;?i?10;?i++){
????????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????????@Override
????????????????public?void?run()?{
????????????????????for?(int?j?=?0;?j?1000;?j++){
????????????????????????stringBuilder.append("a");
????????????????????}
????????????????}
????????????}).start();
????????}

????????Thread.sleep(100);
????????System.out.println(stringBuilder.length());
????}

}

我們能看到這段代碼創(chuàng)建了10個(gè)線程，每個(gè)線程循環(huán)1000次往StringBuilder對(duì)象里面append字符。正常情況下代碼應(yīng)該輸出10000，但是實(shí)際運(yùn)行會(huì)輸出什么呢？

我們看到輸出了“9326”，小于預(yù)期的10000，并且還拋出了一個(gè)ArrayIndexOutOfBoundsException異常(異常不是必現(xiàn))。

1、為什么輸出值跟預(yù)期值不一樣

我們先看一下StringBuilder的兩個(gè)成員變量(這兩個(gè)成員變量實(shí)際上是定義在AbstractStringBuilder里面的，StringBuilder和StringBuffer都繼承了AbstractStringBuilder)

//存儲(chǔ)字符串的具體內(nèi)容
char[]?value;
//已經(jīng)使用的字符數(shù)組的數(shù)量
int?count;

再看StringBuilder的append()方法：

@Override
public?StringBuilder?append(String?str)?{
????super.append(str);
????return?this;
}

StringBuilder的append()方法調(diào)用的父類(lèi)AbstractStringBuilder的append()方法

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;
}

我們先不管代碼的第五行和第六行干了什么，直接看第七行，count += len不是一個(gè)原子操作。假設(shè)這個(gè)時(shí)候count值為10，len值為1，兩個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行到了第七行，拿到的count值都是10，執(zhí)行完加法運(yùn)算后將結(jié)果賦值給count，所以兩個(gè)線程執(zhí)行完后count值為11，而不是12。這就是為什么測(cè)試代碼輸出的值要比10000小的原因。

2、為什么會(huì)拋出ArrayIndexOutOfBoundsException異常。

我們看回AbstractStringBuilder的append()方法源碼的第五行，ensureCapacityInternal()方法是檢查StringBuilder對(duì)象的原char數(shù)組的容量能不能盛下新的字符串，如果盛不下就調(diào)用expandCapacity()方法對(duì)char數(shù)組進(jìn)行擴(kuò)容。

private?void?ensureCapacityInternal(int?minimumCapacity)?{
????????//?overflow-conscious?code
????if?(minimumCapacity?-?value.length?>?0)
????????expandCapacity(minimumCapacity);
}

擴(kuò)容的邏輯就是new一個(gè)新的char數(shù)組，新的char數(shù)組的容量是原來(lái)char數(shù)組的兩倍再加2，再通過(guò)System.arryCopy()函數(shù)將原數(shù)組的內(nèi)容復(fù)制到新數(shù)組，最后將指針指向新的char數(shù)組。

void?expandCapacity(int?minimumCapacity)?{
????//計(jì)算新的容量
????int?newCapacity?=?value.length?*?2?+?2;
????//中間省略了一些檢查邏輯
????...
????value?=?Arrays.copyOf(value,?newCapacity);
}

Arrys.copyOf()方法

public?static?char[]?copyOf(char[]?original,?int?newLength)?{
????char[]?copy?=?new?char[newLength];
????//拷貝數(shù)組
????System.arraycopy(original,?0,?copy,?0,
?????????????????????????Math.min(original.length,?newLength));
????return?copy;
}

AbstractStringBuilder的append()方法源碼的第六行，是將String對(duì)象里面char數(shù)組里面的內(nèi)容拷貝到StringBuilder對(duì)象的char數(shù)組里面，代碼如下：

str.getChars(0,?len,?value,?count);

getChars()方法

public?void?getChars(int?srcBegin,?int?srcEnd,?char?dst[],?int?dstBegin)?{
????//中間省略了一些檢查
????...???
????System.arraycopy(value,?srcBegin,?dst,?dstBegin,?srcEnd?-?srcBegin);
????}

拷貝流程見(jiàn)下圖

假設(shè)現(xiàn)在有兩個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行了StringBuilder的append()方法，兩個(gè)線程都執(zhí)行完了第五行的ensureCapacityInternal()方法，此刻count=5。

這個(gè)時(shí)候線程1的cpu時(shí)間片用完了，線程2繼續(xù)執(zhí)行。線程2執(zhí)行完整個(gè)append()方法后count變成6了

線程1繼續(xù)執(zhí)行第六行的str.getChars()方法的時(shí)候拿到的count值就是6了，執(zhí)行char數(shù)組拷貝的時(shí)候就會(huì)拋出ArrayIndexOutOfBoundsException異常。

至此，StringBuilder為什么不安全已經(jīng)分析完了。如果我們將測(cè)試代碼的StringBuilder對(duì)象換成StringBuffer對(duì)象會(huì)輸出什么呢？

當(dāng)然是輸出10000啦！

那么StringBuffer用什么手段保證線程安全的？這個(gè)問(wèn)題你點(diǎn)進(jìn)StringBuffer的append()方法里面就知道了。

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總結(jié)

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