????????????????????????????????????????????????探秘Java中String茬贵、StringBuilder以及StringBuffer
相信String這個類是Java中使用得最頻繁的類之一，并且又是各大公司面試喜歡問到的地方移袍，今天就來和大家一起學習一下String解藻、StringBuilder和StringBuffer這幾個類，分析它們的異同點以及了解各個類適用的場景葡盗。下面是本文的目錄大綱：
一.你了解String類嗎螟左？
二.深入理解String、StringBuffer觅够、StringBuilder
三.不同場景下三個類的性能測試
四.常見的關于String胶背、StringBuffer的面試題（辟謠網(wǎng)上流傳的一些曲解String類的說法）
若有不正之處，請多多諒解和指正蔚约，不勝感激奄妨。
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一.你了解String類嗎苹祟？
想要了解一個類砸抛，最好的辦法就是看這個類的實現(xiàn)源代碼，String類的實現(xiàn)在
\jdk1.6.0_14\src\java\lang\String.java?? 文件中树枫。
打開這個類文件就會發(fā)現(xiàn)String類是被final修飾的：
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;
????......
}
從上面可以看出幾點：
1）String類是final類直焙，也即意味著String類不能被繼承，并且它的成員方法都默認為final方法砂轻。在Java中奔誓，被final修飾的類是不允許被繼承的，并且該類中的成員方法都默認為final方法搔涝。在早期的JVM實現(xiàn)版本中厨喂，被final修飾的方法會被轉為內嵌調用以提升執(zhí)行效率。而從Java SE5/6開始庄呈，就漸漸擯棄這種方式了蜕煌。因此在現(xiàn)在的Java SE版本中，不需要考慮用final去提升方法調用效率诬留。只有在確定不想讓該方法被覆蓋時斜纪，才將方法設置為final贫母。
2）上面列舉出了String類中所有的成員屬性，從上面可以看出String類其實是通過char數(shù)組來保存字符串的盒刚。
下面再繼續(xù)看String類的一些方法實現(xiàn)：
public?String substring(int?beginIndex,?int?endIndex) {
????if?(beginIndex <?0) {
????????throw?new?StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
????}
????if?(endIndex > count) {
????????throw?new?StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
????}
????if?(beginIndex > endIndex) {
????????throw?new?StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex);
????}
????return?((beginIndex ==?0) && (endIndex == count)) ??this?:
????????new?String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value);
????}
?public?String concat(String str) {
????int?otherLen = str.length();
????if?(otherLen ==?0) {
????????return?this;
????}
????char?buf[] =?new?char[count + otherLen];
????getChars(0, count, buf,?0);
????str.getChars(0, otherLen, buf, count);
????return?new?String(0, count + otherLen, buf);
????}
?public?String replace(char?oldChar,?char?newChar) {
????if?(oldChar != newChar) {
????????int?len = count;
????????int?i = -1;
????????char[] val = value;?/* avoid getfield opcode */
????????int?off = offset;?/* avoid getfield opcode */
????????while?(++i < len) {
????????if?(val[off + i] == oldChar) {
????????????break;
????????}
????????}
????????if?(i < len) {
????????char?buf[] =?new?char[len];
????????for?(int?j =?0?; j < i ; j++) {
????????????buf[j] = val[off+j];
????????}
????????while?(i < len) {
????????????char?c = val[off + i];
????????????buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
????????????i++;
????????}
????????return?new?String(0, len, buf);
????????}
????}
????return?this;
從上面的三個方法可以看出腺劣，無論是sub操、concat還是replace操作都不是在原有的字符串上進行的因块，而是重新生成了一個新的字符串對象橘原。也就是說進行這些操作后，最原始的字符串并沒有被改變涡上。
在這里要永遠記住一點：
“對String對象的任何改變都不影響到原對象靠柑，相關的任何change操作都會生成新的對象”。
在了解了于String類基礎的知識后吓懈，下面來看一些在平常使用中容易忽略和混淆的地方。
二.深入理解String靡狞、StringBuffer耻警、StringBuilder
1.String str="hello world"和String str=new String("hello world")的區(qū)別
想必大家對上面2個語句都不陌生，在平時寫代碼的過程中也經(jīng)常遇到甸怕，那么它們到底有什么區(qū)別和聯(lián)系呢甘穿？下面先看幾個例子：
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);
????}
}
這段代碼的輸出結果為
為什么會出現(xiàn)這樣的結果？下面解釋一下原因：
在前面一篇講解關于JVM內存機制的一篇博文中提到 梢杭，在class文件中有一部分 來存儲編譯期間生成的 字面常量以及符號引用温兼，這部分叫做class文件常量池，在運行期間對應著方法區(qū)的運行時常量池武契。
因此在上述代碼中募判，String str1 = "hello world";和String str3 = "hello world"; 都在編譯期間生成了 字面常量和符號引用，運行期間字面常量"hello world"被存儲在運行時常量池（當然只保存了一份）咒唆。通過這種方式來將String對象跟引用綁定的話另凌，JVM執(zhí)行引擎會先在運行時常量池查找是否存在相同的字面常量鳖昌，如果存在，則直接將引用指向已經(jīng)存在的字面常量；否則在運行時常量池開辟一個空間來存儲該字面常量罢吃，并將引用指向該字面常量。
總所周知褪储，通過new關鍵字來生成對象是在堆區(qū)進行的疗韵，而在堆區(qū)進行對象生成的過程是不會去檢測該對象是否已經(jīng)存在的。因此通過new來創(chuàng)建對象李命，創(chuàng)建出的一定是不同的對象登淘，即使字符串的內容是相同的。
2.String项戴、StringBuffer以及StringBuilder的區(qū)別
既然在Java中已經(jīng)存在了String類形帮，那為什么還需要StringBuilder和StringBuffer類呢槽惫？
那么看下面這段代碼：
public?class?Main {
????public?static?void?main(String[] args) {
????????String string =?"";
????????for(int?i=0;i<10000;i++){
????????????string +=?"hello";
????????}
????}
}
這句 string += "hello";的過程相當于將原有的string變量指向的對象內容取出與"hello"作字符串相加操作再存進另一個新的String對象當中，再讓string變量指向新生成的對象辩撑。如果大家還有疑問可以反編譯其字節(jié)碼文件便清楚了：
從這段反編譯出的字節(jié)碼文件可以很清楚地看出：從第8行開始到第35行是整個循環(huán)的執(zhí)行過程界斜，并且每次循環(huán)會new出一個StringBuilder對象，然后進行append操作合冀，最后通過toString方法返回String對象各薇。也就是說這個循環(huán)執(zhí)行完畢new出了10000個對象，試想一下君躺，如果這些對象沒有被回收峭判，會造成多大的內存資源浪費。從上面還可以看出：string+="hello"的操作事實上會自動被JVM優(yōu)化成：
StringBuilder str = new StringBuilder(string);
str.append("hello");
str.toString();
再看下面這段代碼：
public?class?Main {
????public?static?void?main(String[] args) {
????????StringBuilder stringBuilder =?new?StringBuilder();
????????for(int?i=0;i<10000;i++){
????????????stringBuilder.append("hello");
????????}
????}
}
反編譯字節(jié)碼文件得到：
從這里可以明顯看出棕叫，這段代碼的for循環(huán)式從13行開始到27行結束林螃，并且new操作只進行了一次，也就是說只生成了一個對象俺泣，append操作是在原有對象的基礎上進行的疗认。因此在循環(huán)了10000次之后，這段代碼所占的資源要比上面小得多伏钠。
那么有人會問既然有了StringBuilder類横漏，為什么還需要StringBuffer類？查看源代碼便一目了然熟掂，事實上缎浇，StringBuilder和StringBuffer類擁有的成員屬性以及成員方法基本相同，區(qū)別是StringBuffer類的成員方法前面多了一個關鍵字：synchronized赴肚，不用多說素跺，這個關鍵字是在多線程訪問時起到安全保護作用的,也就是說StringBuffer是線程安全的。
下面摘了2段代碼分別來自StringBuffer和StringBuilder尊蚁，insert方法的具體實現(xiàn)：
StringBuilder的insert方法
public?StringBuilder insert(int?index,?char?str[],?int?offset,
??????????????????????????????int?len)
??{
??????super.insert(index, str, offset, len);
??return?this;
??}
StringBuffer的insert方法：
public?synchronized?StringBuffer insert(int?index,?char?str[],?int?offset,
????????????????????????????????????????????int?len)
????{
????????super.insert(index, str, offset, len);
????????return?this;
????}
三.不同場景下三個類的性能測試
從第二節(jié)我們已經(jīng)看出了三個類的區(qū)別亡笑，這一小節(jié)我們來做個小測試，來測試一下三個類的性能區(qū)別：
public?class?Main {
????private?static?int?time =?50000;
????public?static?void?main(String[] args) {
????????testString();
????????testStringBuffer();
????????testStringBuilder();
????????test1String();
????????test2String();
????}
????public?static?void?testString () {
????????String s="";
????????long?begin = System.currentTimeMillis();
????????for(int?i=0; i<time; i++){
????????????s +=?"java";
????????}
????????long?over = System.currentTimeMillis();
????????System.out.println("操作"+s.getClass().getName()+"類型使用的時間為："+(over-begin)+"毫秒");
????}
????public?static?void?testStringBuffer () {
????????StringBuffer sb =?new?StringBuffer();
????????long?begin = System.currentTimeMillis();
????????for(int?i=0; i<time; i++){
????????????sb.append("java");
????????}
????????long?over = System.currentTimeMillis();
????????System.out.println("操作"+sb.getClass().getName()+"類型使用的時間為："+(over-begin)+"毫秒");
????}
????public?static?void?testStringBuilder () {
????????StringBuilder sb =?new?StringBuilder();
????????long?begin = System.currentTimeMillis();
????????for(int?i=0; i<time; i++){
????????????sb.append("java");
????????}
????????long?over = System.currentTimeMillis();
????????System.out.println("操作"+sb.getClass().getName()+"類型使用的時間為："+(over-begin)+"毫秒");
????}
????public?static?void?test1String () {
????????long?begin = System.currentTimeMillis();
????????for(int?i=0; i<time; i++){
????????????String s =?"I"+"love"+"java";
????????}
????????long?over = System.currentTimeMillis();
????????System.out.println("字符串直接相加操作："+(over-begin)+"毫秒");
????}
????public?static?void?test2String () {
????????String s1 ="I";
????????String s2 =?"love";
????????String s3 =?"java";
????????long?begin = System.currentTimeMillis();
????????for(int?i=0; i<time; i++){
????????????String s = s1+s2+s3;
????????}
????????long?over = System.currentTimeMillis();
????????System.out.println("字符串間接相加操作："+(over-begin)+"毫秒");
????}
}
測試結果（win7横朋，Eclipse仑乌，JDK6)：
上面提到string+="hello"的操作事實上會自動被JVM優(yōu)化，看下面這段代碼：
public?class?Main {
????private?static?int?time =?50000;
????public?static?void?main(String[] args) {
????????testString();
????????testOptimalString();
????}
????public?static?void?testString () {
????????String s="";
????????long?begin = System.currentTimeMillis();
????????for(int?i=0; i<time; i++){
????????????s +=?"java";
????????}
????????long?over = System.currentTimeMillis();
????????System.out.println("操作"+s.getClass().getName()+"類型使用的時間為："+(over-begin)+"毫秒");
????}
????public?static?void?testOptimalString () {
????????String s="";
????????long?begin = System.currentTimeMillis();
????????for(int?i=0; i<time; i++){
????????????StringBuilder sb =?new?StringBuilder(s);
????????????sb.append("java");
????????????s=sb.toString();
????????}
????????long?over = System.currentTimeMillis();
????????System.out.println("模擬JVM優(yōu)化操作的時間為："+(over-begin)+"毫秒");
????}
}
執(zhí)行結果：
得到驗證琴锭。
下面對上面的執(zhí)行結果進行一般性的解釋：
1）對于直接相加字符串晰甚，效率很高，因為在編譯器便確定了它的值决帖，也就是說形如"I"+"love"+"java"; 的字符串相加厕九，在編譯期間便被優(yōu)化成了"Ilovejava"。這個可以用javap -c命令反編譯生成的class文件進行驗證地回。
對于間接相加（即包含字符串引用）扁远，形如s1+s2+s3; 效率要比直接相加低俊鱼，因為在編譯器不會對引用變量進行優(yōu)化。
2）String畅买、StringBuilder并闲、StringBuffer三者的執(zhí)行效率：
StringBuilder > StringBuffer > String
當然這個是相對的，不一定在所有情況下都是這樣谷羞。
比如String str = "hello"+ "world"的效率就比 StringBuilder st? = new StringBuilder().append("hello").append("world")要高帝火。
因此，這三個類是各有利弊湃缎，應當根據(jù)不同的情況來進行選擇使用：
當字符串相加操作或者改動較少的情況下犀填，建議使用 String str="hello"這種形式；
當字符串相加操作較多的情況下嗓违，建議使用StringBuilder九巡，如果采用了多線程，則使用StringBuffer蹂季。
四.常見的關于String比庄、StringBuffer的面試題
下面是一些常見的關于String、StringBuffer的一些面試筆試題乏盐，若有不正之處，請諒解和批評指正制恍。
1. 下面這段代碼的輸出結果是什么父能？
String a = "hello2"; String b = "hello" + 2; System.out.println((a == b));
輸出結果為：true。原因很簡單净神，"hello"+2在編譯期間就已經(jīng)被優(yōu)化成"hello2"何吝，因此在運行期間，變量a和變量b指向的是同一個對象鹃唯。
2.下面這段代碼的輸出結果是什么爱榕？
String a = "hello2"; ? String b = "hello"; ????? String c = b + 2; ????? System.out.println((a == c));
輸出結果為:false。由于有符號引用的存在坡慌，所以? String c = b + 2;不會在編譯期間被優(yōu)化黔酥，不會把b+2當做字面常量來處理的，因此這種方式生成的對象事實上是保存在堆上的洪橘。因此a和c指向的并不是同一個對象跪者。javap -c得到的內容：
3.下面這段代碼的輸出結果是什么？
String a = "hello2"; ? final String b = "hello"; ????? String c = b + 2; ????? System.out.println((a == c));
輸出結果為：true熄求。對于被final修飾的變量渣玲，會在class文件常量池中保存一個副本，也就是說不會通過連接而進行訪問弟晚，對final變量的訪問在編譯期間都會直接被替代為真實的值忘衍。那么String c = b + 2;在編譯期間就會被優(yōu)化成：String c = "hello" + 2; 下圖是javap -c的內容：
4.下面這段代碼輸出結果為：
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";
????}
}
輸出結果為false逾苫。這里面雖然將b用final修飾了，但是由于其賦值是通過方法調用返回的枚钓，那么它的值只能在運行期間確定铅搓，因此a和c指向的不是同一個對象。
5.下面這段代碼的輸出結果是什么秘噪？
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);
????}
}
輸出結果為（JDK版本 JDK6)：
這里面涉及到的是String.intern方法的使用狸吞。在String類中，intern方法是一個本地方法指煎，在JAVA SE6之前蹋偏，intern方法會在運行時常量池中查找是否存在內容相同的字符串，如果存在則返回指向該字符串的引用至壤，如果不存在威始，則會將該字符串入池，并返回一個指向該字符串的引用像街。因此黎棠，a和d指向的是同一個對象。
6.String str = new String("abc")創(chuàng)建了多少個對象镰绎？
這個問題在很多書籍上都有說到比如《Java程序員面試寶典》脓斩，包括很多國內大公司筆試面試題都會遇到，大部分網(wǎng)上流傳的以及一些面試書籍上都說是2個對象畴栖，這種說法是片面的随静。
如果有不懂得地方可以參考這篇帖子：
http://rednaxelafx.iteye.com/blog/774673/
首先必須弄清楚創(chuàng)建對象的含義，創(chuàng)建是什么時候創(chuàng)建的吗讶？這段代碼在運行期間會創(chuàng)建2個對象么燎猛？毫無疑問不可能，用javap -c反編譯即可得到JVM執(zhí)行的字節(jié)碼內容：
很顯然照皆，new只調用了一次重绷，也就是說只創(chuàng)建了一個對象。
而這道題目讓人混淆的地方就是這里膜毁，這段代碼在運行期間確實只創(chuàng)建了一個對象昭卓，即在堆上創(chuàng)建了"abc"對象。而為什么大家都在說是2個對象呢瘟滨，這里面要澄清一個概念? 該段代碼執(zhí)行過程和類的加載過程是有區(qū)別的葬凳。在類加載的過程中，確實在運行時常量池中創(chuàng)建了一個"abc"對象室奏，而在代碼執(zhí)行過程中確實只創(chuàng)建了一個String對象火焰。
因此，這個問題如果換成 String str = new String("abc")涉及到幾個String對象胧沫？合理的解釋是2個昌简。
個人覺得在面試的時候如果遇到這個問題占业，可以向面試官詢問清楚”是這段代碼執(zhí)行過程中創(chuàng)建了多少個對象還是涉及到多少個對象“再根據(jù)具體的來進行回答。
7.下面這段代碼1）和2）的區(qū)別是什么纯赎？
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）的效率要高谦疾，1）中的"love"+"java"在編譯期間會被優(yōu)化成"lovejava"，而2）中的不會被優(yōu)化犬金。下面是兩種方式的字節(jié)碼：
1）的字節(jié)碼：
2）的字節(jié)碼：
可以看出念恍，在1）中只進行了一次append操作，而在2）中進行了兩次append操作晚顷。
參考文章：http://rednaxelafx.iteye.com/blog/774673/
http://www.blogjava.net/Jack2007/archive/2008/06/17/208602.html
?http://www.jb51.net/article/36041.htm
