String StringBuilder StringBuffer 对比 总结得非常好
轉(zhuǎn)自：http://www.iteye.com/topic/522167
作者：每次上網(wǎng)沖杯Java時(shí)，都能看到關(guān)于String無休無止的爭論。還是覺得有必要讓這個(gè)討厭又很可愛的String美眉，赤裸裸的站在我們這些Java色狼面前了。嘿嘿....
眾所周知，String是由字符組成的串，在程序中使用頻率很高。Java中的String是一個(gè)類，而并非基本數(shù)據(jù)類型。 不過她卻不是普通的類哦！！！
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【鏡頭1】 String對象的創(chuàng)建?
????? 1、關(guān)于類對象的創(chuàng)建，很普通的一種方式就是利用構(gòu)造器，String類也不例外：String s=new String("Hello world"); 問題是參數(shù)"Hello world"是什么東西，也是字符串對象嗎?莫非用字符串對象創(chuàng)建一個(gè)字符串對象?
????? 2、當(dāng)然，String類對象還有一種大家都很喜歡的創(chuàng)建方式：String s="Hello world"; 但是有點(diǎn)怪呀，怎么與基本數(shù)據(jù)類型的賦值操作（int i=1）很像呀?
????? 在開始解釋這些問題之前，我們先引入一些必要的知識:
★?Java?class文件結(jié)構(gòu)?和常量池?
????? 我們都知道，Java程序要運(yùn)行，首先需要編譯器將源代碼文件編譯成字節(jié)碼文件(也就是.class文件)。然后在由JVM解釋執(zhí)行。
????? class文件是8位字節(jié)的二進(jìn)制流?。這些二進(jìn)制流的涵義由一些緊湊的有意義的項(xiàng)?組成。比如class字節(jié)流中最開始的4個(gè)字節(jié)組成的項(xiàng)叫做魔數(shù)?(magic)，其意義在于分辨class文件(值為0xCAFEBABE)與非class文件。class字節(jié)流大致結(jié)構(gòu)如下圖左側(cè)。
??????????????? ? ? ? ? ? ?? ???
????? 其中，在class文件中有一個(gè)非常重要的項(xiàng)——常量池?。這個(gè)常量池專門放置源代碼中的符號信息(并且不同的符號信息放置在不同標(biāo)志的常量表中)。如上圖右側(cè)是HelloWorld代碼中的常量表（HelloWorld代碼如下），其中有四個(gè)不同類型的常量表(四個(gè)不同的常量池入口)。關(guān)于常量池的具體細(xì)節(jié)，請參照我的博客《Class文件內(nèi)容及常量池?》
Java代碼??????? 通過上圖可見，代碼中的"Hello world"字符串字面值被編譯之后，可以清楚的看到存放在了class常量池中的字符串常量表中(上圖右側(cè)紅框區(qū)域)。
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★?JVM運(yùn)行class文件
????? 源代碼編譯成class文件之后，JVM就要運(yùn)行這個(gè)class文件。它首先會用類裝載器加載進(jìn)class文件。然后需要?jiǎng)?chuàng)建許多內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存放class文件中的字節(jié)數(shù)據(jù)。比如class文件對應(yīng)的類信息數(shù)據(jù)、常量池結(jié)構(gòu)、方法中的二進(jìn)制指令序列、類方法與字段的描述信息等等。當(dāng)然，在運(yùn)行的時(shí)候，還需要為方法創(chuàng)建棧幀等。這么多的內(nèi)存結(jié)構(gòu)當(dāng)然需要管理，JVM會把這些東西都組織到幾個(gè)“運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)?”中。這里面就有我們經(jīng)常說的“方法區(qū)?”、“堆?”、“Java棧?”等。詳細(xì)請參見我的博客《Java 虛擬機(jī)體系結(jié)構(gòu)?》?。
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????? 上面我們提到了，在Java源代碼中的每一個(gè)字面值字符串，都會在編譯成class文件階段，形成標(biāo)志號 為8(CONSTANT_String_info)的常量表?。?當(dāng)JVM加載 class文件的時(shí)候，會為對應(yīng)的常量池建立一個(gè)內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并存放在方法區(qū)中。同時(shí)JVM會自動(dòng)為CONSTANT_String_info常量表中 的字符串常量字面值?在堆中?創(chuàng)建 新的String對象(intern字符串?對象，又叫拘留字符串對象)。然后把CONSTANT_String_info常量表的入口地址轉(zhuǎn)變成這個(gè)堆中String對象的直接地址(常量池解 析)。?
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????? 這里很關(guān)鍵的就是這個(gè)拘留字符串對象?。源代碼中所有相同字面值的字符串常量只可能建立唯一一個(gè)拘留字符串對象。?實(shí)際上JVM是通過一個(gè)記錄了拘留字符串引用的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來維持這一特性的。在Java程序中，可以調(diào)用String的intern()方法來使得一個(gè)常規(guī)字符串對象成為拘留字符串對象。我們會在后面介紹這個(gè)方法的。
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★?操作碼助憶符指令?
? ? ? 有了上面闡述的兩個(gè)知識前提，下面我們將根據(jù)二進(jìn)制指令來區(qū)別兩種字符串對象的創(chuàng)建方式： ?
????? (1) String s=new String("Hello world");編譯成class文件后的指令(在myeclipse中查看):
Class字節(jié)碼指令集代碼???
注意：
【這里有個(gè)dup指令。其作用就是復(fù)制之前分配的Java.lang.String空間的引用并壓入棧頂。那么這里為什么需要這樣么做呢？因?yàn)閕nvokespecial指令通過[15]這個(gè)常量池入口尋找到了java.lang.String()構(gòu)造方法，構(gòu)造方法雖然找到了。但是必須還得知道是誰的構(gòu)造方法，所以要將之前分配的空間的應(yīng)用壓入棧頂讓invokespecial命令應(yīng)用才知道原來這個(gè)構(gòu)造方法是剛才創(chuàng)建的那個(gè)引用的，調(diào)用完成之后將棧頂?shù)闹祻棾觥Ｖ笳{(diào)用astore_1將此時(shí)的棧頂值彈出存入局部變量中去。】?? ??
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?事實(shí)上，在運(yùn)行這段指令之前，JVM就已經(jīng)為"Hello world"在堆中創(chuàng)建了一個(gè)拘留字符串(?值得注意的是：如果源程序中還有一個(gè)"Hello world"字符串常量，那么他們都對應(yīng)了同一個(gè)堆中的拘留字符串)。然后用這個(gè)拘留字符串的值來初始化堆中用new指令創(chuàng)建出來的新的String對象，局部變量s實(shí)際上存儲的是new出來的堆對象地址。?大家注意了，此時(shí)在JVM管理的堆中，有兩個(gè)相同字符串值的String對象：一個(gè)是拘留字符串對象，一個(gè)是new新建的字符串對象。如果還有一條創(chuàng)建語句String s1=new String("Hello world")；堆中有幾個(gè)值為"Hello world"的字符串呢? 答案是3個(gè)，大家好好想想為什么吧！
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????? (2)將String s="Hello world";編譯成class文件后的指令:
Class字節(jié)碼指令集代碼??????? 和上面的創(chuàng)建指令有很大的不同，局部變量s存儲的是早已創(chuàng)建好的拘留字符串的堆地址(沒有new 的對象了)。?大家好好想想，如果還有一條穿件語句String s1="Hello word"；此時(shí)堆中有幾個(gè)值為"Hello world"的字符串呢?答案是1個(gè)。那么局部變量s與s1存儲的地址是否相同呢？? 呵呵, 這個(gè)你應(yīng)該知道了吧。
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★ 鏡頭總結(jié)：?String類型脫光了其實(shí)也很普通。真正讓她神秘的原因就在于CONSTANT_String_info常量表?和拘留字符串對象?的存在。現(xiàn)在我們可以解決江湖上的許多紛爭了。
??【?紛爭1】關(guān)于字符串相等關(guān)系的爭論
Java代碼?????????代碼1中局部變量sa,sb中存儲的是JVM在堆中new出來的兩個(gè)String對象的內(nèi)存地址。雖然這兩個(gè)String對象的值(char[]存放的字符序列)都是"Hello world"。?因此"=="比較的是兩個(gè)不同的堆地址。代碼2中局部變量sc,sd中存儲的也是地址，但卻都是常量池中"Hello world"指向的堆的唯一的那個(gè)拘留字符串對象的地址?。自然相等了。
? 【紛爭2】?字符串“+”操作的內(nèi)幕
Java代碼???????? 代碼1中局部變量sa,sb存儲的是堆中兩個(gè)拘留字符串對象的地址。而當(dāng)執(zhí)行sa+sb時(shí)，JVM首先會在堆中創(chuàng)建一個(gè)StringBuilder類，同時(shí)用sa指向的拘留字符串對象完成初始化，然后調(diào)用append方法完成對sb所指向的拘留字符串的合并操作，接著調(diào)用StringBuilder的toString()方法在堆中創(chuàng)建一個(gè)String對象，最后將剛生成的String對象的堆地址存放在局部變量sab中。而局部變量s存儲的是常量池中"abcd"所對應(yīng)的拘留字符串對象的地址。?sab與s地址當(dāng)然不一樣了。這里要注意了，代碼1的堆中實(shí)際上有五個(gè)字符串對象：三個(gè)拘留字符串對象、一個(gè)String對象和一個(gè)StringBuilder對象。
??????代碼2中"ab"+"cd"會直接在編譯期就合并成常量"abcd"，?因此相同字面值常量"abcd"所對應(yīng)的是同一個(gè)拘留字符串對象，自然地址也就相同。
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【鏡頭二】? String三姐妹(String,StringBuffer,StringBuilder)?
??????? String扒的差不多了。但他還有兩個(gè)妹妹StringBuffer,StringBuilder長的也不錯(cuò)哦！我們也要下手了：
??? ?????????????????????? String(大姐，出生于JDK1.0時(shí)代)????????? 不可變字符序列
??? ?????????????????????? StringBuffer(二姐，出生于JDK1.0時(shí)代)??? 線程安全的可變字符序列
??? ?????????????????????? StringBuilder(小妹，出生于JDK1.5時(shí)代)?? 非線程安全的可變字符序列?
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★StringBuffer與String的可變性問題。?
???????? 我們先看看這兩個(gè)類的部分源代碼：
????? 很顯然，String和StringBuffer中的value[]都用于存儲字符序列。但是,
??????(1) String中的是常量(final)數(shù)組，只能被賦值一次。?
????? 比如：new String("abc")使得value[]={'a','b','c'}(查看jdk String 就是這么實(shí)現(xiàn)的)，之后這個(gè)String對象中的value[]再也不能改變了。這也正是大家常說的，String是不可變的原因?。????
??????注意：這個(gè)對初學(xué)者來說有個(gè)誤區(qū)，有人說String str1=new String("abc"); str1=new String("cba");不是改變了字符串str1嗎？那么你有必要先搞懂對象引用和對象本身的區(qū)別。這里我簡單的說明一下，對象本身指的是存放在堆空間中的該對象的實(shí)例數(shù)據(jù)(非靜態(tài)非常量字段)。而對象引用指的是堆中對象本身所存放的地址，一般方法區(qū)和Java棧中存儲的都是對象引用，而非對象本身的數(shù)據(jù)。
??????(2) StringBuffer中的value[]就是一個(gè)很普通的數(shù)組，而且可以通過append()方法將新字符串加入value[]末尾。這樣也就改變了value[]的內(nèi)容和大小了。
????? 比如：new StringBuffer("abc")使得value[]={'a','b','c','',''...}(注意構(gòu)造的長度是str.length()+16)。如果再將這個(gè)對象append("abc")，那么這個(gè)對象中的value[]={'a','b','c','a','b','c',''....}。這也就是為什么大家說?StringBuffer是可變字符串?的涵義了。從這一點(diǎn)也可以看出，StringBuffer中的value[]完全可以作為字符串的緩沖區(qū)功能。其累加性能是很不錯(cuò)的，在后面我們會進(jìn)行比較。
?????總結(jié)，討論String和StringBuffer可不可變。本質(zhì)上是指對象中的value[]字符數(shù)組可不可變，而不是對象引用可不可變。?
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★StringBuffer與StringBuilder的線程安全性問題?
????? StringBuffer和StringBuilder可以算是雙胞胎了，這兩者的方法沒有很大區(qū)別。但在線程安全性方面，StringBuffer允許多線程進(jìn)行字符操作。這是因?yàn)樵谠创a中StringBuffer的很多方法都被關(guān)鍵字synchronized?修飾了，而StringBuilder沒有。
??? ? 有多線程編程經(jīng)驗(yàn)的程序員應(yīng)該知道synchronized。這個(gè)關(guān)鍵字是為線程同步機(jī)制?設(shè)定的。我簡要闡述一下synchronized的含義：
??????每一個(gè)類對象都對應(yīng)一把鎖，當(dāng)某個(gè)線程A調(diào)用類對象O中的synchronized方法M時(shí)，必須獲得對象O的鎖才能夠執(zhí)行M方法，否則線程A阻塞。一旦線程A開始執(zhí)行M方法，將獨(dú)占對象O的鎖。使得其它需要調(diào)用O對象的M方法的線程阻塞。只有線程A執(zhí)行完畢，釋放鎖后。那些阻塞線程才有機(jī)會重新調(diào)用M方法。這就是解決線程同步問題的鎖機(jī)制。?
??? ? 了解了synchronized的含義以后，大家可能都會有這個(gè)感覺。多線程編程中StringBuffer比StringBuilder要安全多了?，事實(shí)確實(shí)如此。如果有多個(gè)線程需要對同一個(gè)字符串緩沖區(qū)進(jìn)行操作的時(shí)候，StringBuffer應(yīng)該是不二選擇。
??? ??注意：是不是String也不安全呢？事實(shí)上不存在這個(gè)問題，String是不可變的。線程對于堆中指定的一個(gè)String對象只能讀取，無法修改。試問：還有什么不安全的呢？?
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★String和StringBuffer的效率問題（這可是個(gè)熱門話題呀!）?
????? 首先說明一點(diǎn)：StringBuffer和StringBuilder可謂雙胞胎，StringBuilder是1.5新引入的，其前身就是StringBuffer。StringBuilder的效率比StringBuffer稍高，如果不考慮線程安全，StringBuilder應(yīng)該是首選。另外，JVM運(yùn)行程序主要的時(shí)間耗費(fèi)是在創(chuàng)建對象和回收對象上。
????? 我們用下面的代碼運(yùn)行1W次字符串的連接操作，測試String,StringBuffer所運(yùn)行的時(shí)間。
(1) String常量與String變量的"+"操作比較?
??????? ▲測試①代碼：???? (測試代碼位置1)? String str="";
????????????????????????????????? (測試代碼位置2)? str="Heart"+"Raid";
??? ??????? [耗時(shí)：? 0ms]
??? ?????????
?????? ▲測試②代碼??????? (測試代碼位置1)? String s1="Heart";
?????????????????????????????????????????????????????????? String s2="Raid";
?????????????????????????????????????????????????????????? String str="";
????????????????????????????????? (測試代碼位置2)? str=s1+s2;
??????????? [耗時(shí)：? 15—16ms]
??????結(jié)論：String常量的“+連接”? 稍優(yōu)于? String變量的“+連接”。?
??? ??原因：測試①的"Heart"+"Raid"在編譯階段就已經(jīng)連接起來，形成了一個(gè)字符串常量"HeartRaid"，并指向堆中的拘留字符串對象。運(yùn)行時(shí)只需要將"HeartRaid"指向的拘留字符串對象地址取出1W次，存放在局部變量str中。這確實(shí)不需要什么時(shí)間。?
??? ???????????測試②中局部變量s1和s2存放的是兩個(gè)不同的拘留字符串對象的地址。然后會通過下面三個(gè)步驟完成“+連接”：
??? ??? ??????????????????????? 1、StringBuilder temp=new StringBuilder(s1)，
??? ??? ??? ??????????????????? 2、temp.append(s2);
??????????????????????????????? 3、str=temp.toString();
?????????????? 我們發(fā)現(xiàn)，雖然在中間的時(shí)候也用到了append()方法，但是在開始和結(jié)束的時(shí)候分別創(chuàng)建了StringBuilder和String對象。可想而知：調(diào)用1W次，是不是就創(chuàng)建了1W次這兩種對象呢？不劃算。
???? 但是，String變量的"+連接"操作比String常量的"+連接"操作使用的更加廣泛。 這一點(diǎn)是不言而喻的。
????
(2)String對象的"累+"連接操作與StringBuffer對象的append()累和連接操作比較。?
??? ????? ▲測試①代碼：???? (代碼位置1)? String s1="Heart";
??? ?????????????????????????????????????????????????? String s="";
??? ??????????????????????????????? (代碼位置2)? s=s+s1;
??? ???????? [耗時(shí)：? 4200—4500ms]
??? ?????????
??? ????? ▲測試②代碼?? ? ?? (代碼位置1)? String s1="Heart";
??? ??? ??? ??? ?????????????????????????????????????? StringBuffer sb=new StringBuffer();
??????????????????????????????????? (代碼位置2) sb.append(s1);
??? ???????? [耗時(shí)：? 0ms(當(dāng)循環(huán)100000次的時(shí)候，耗時(shí)大概16—31ms)]
??? ?????結(jié)論：大量字符串累加時(shí)，StringBuffer的append()效率遠(yuǎn)好于String對象的"累+"連接?
??? ?????原因：測試①?中的s=s+s1，JVM會利用首先創(chuàng)建一個(gè)StringBuilder，并利用append方法完成s和s1所指向的字符串對象值的合并操作，接著調(diào)用StringBuilder的 toString()方法在堆中創(chuàng)建一個(gè)新的String對象，其值為剛才字符串的合并結(jié)果。而局部變量s指向了新創(chuàng)建的String對象。
??????????????????因?yàn)镾tring對象中的value[]是不能改變的，每一次合并后字符串值都需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的String對象來存放。循環(huán)1W次自然需要?jiǎng)?chuàng)建1W個(gè)String對象和1W個(gè)StringBuilder對象，效率低就可想而知了。
??? ??? ????????? 測試②中sb.append(s1);只需要將自己的value[]數(shù)組不停的擴(kuò)大來存放s1即可。循環(huán)過程中無需在堆中創(chuàng)建任何新的對象。效率高就不足為奇了。?? ?????
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★?鏡頭總結(jié)：
????(1) 在編譯階段就能夠確定的字符串常量，完全沒有必要?jiǎng)?chuàng)建String或StringBuffer對象。直接使用字符串常量的"+"連接操作效率最高。
????(2) StringBuffer對象的append效率要高于String對象的"+"連接操作。
????(3) 不停的創(chuàng)建對象是程序低效的一個(gè)重要原因。那么相同的字符串值能否在堆中只創(chuàng)建一個(gè)String對象那。顯然拘留字符串能夠做到這一點(diǎn)，除了程序中的字符串常量會被JVM自動(dòng)創(chuàng)建拘留字符串之外，調(diào)用String的intern()方法也能做到這一點(diǎn)。當(dāng)調(diào)用intern()時(shí)，如果常量池中已經(jīng)有了當(dāng)前String的值，那么返回這個(gè)常量指向拘留對象的地址。如果沒有，則將String值加入常量池中，并創(chuàng)建一個(gè)新的拘留字符串對象。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的String StringBuilder StringBuffer 对比 总结得非常好的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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