JAVA面試題 從源碼角度分析StringBuffer和StringBuilder的區(qū)別
面試官:請問StringBuffer和StringBuilder有什么區(qū)別?
這是一個(gè)老生常談的話題,筆者前幾年每次面試都會(huì)被問到,作為基礎(chǔ)面試題,被問到的概率百分之八九十。下面我們從面試需要答到的幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)來總結(jié)一下兩者的區(qū)別有哪些?
- 繼承關(guān)系?
- 如何實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)容?
- 線程安全性?
繼承關(guān)系
從源碼上看看類StringBuffer和StringBuilder的繼承結(jié)構(gòu):

從結(jié)構(gòu)圖上可以直到,StringBuffer和StringBuiler都繼承自AbstractStringBuilder類
如何實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容
StringBuffer和StringBuiler的擴(kuò)容的機(jī)制在抽象類AbstractStringBuilder中實(shí)現(xiàn),當(dāng)發(fā)現(xiàn)長度不夠的時(shí)候(默認(rèn)長度是16),會(huì)自動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)容工作,擴(kuò)展為原數(shù)組長度的2倍加2,創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)組,并將數(shù)組的數(shù)據(jù)復(fù)制到新數(shù)組。
public void ensureCapacity(int minimumCapacity) {
if (minimumCapacity > 0)
ensureCapacityInternal(minimumCapacity);
}
/**
* 確保value字符數(shù)組不會(huì)越界.重新new一個(gè)數(shù)組,引用指向value
*/
private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
// overflow-conscious code
if (minimumCapacity - value.length > 0) {
value = Arrays.copyOf(value,
newCapacity(minimumCapacity));
}
}
/**
* 擴(kuò)容:將長度擴(kuò)展到之前大小的2倍+2
*/
private int newCapacity(int minCapacity) {
// overflow-conscious code 擴(kuò)大2倍+2
//這里可能會(huì)溢出,溢出后是負(fù)數(shù)哈,注意
int newCapacity = (value.length << 1) + 2;
if (newCapacity - minCapacity < 0) {
newCapacity = minCapacity;
}
//MAX_ARRAY_SIZE的值是Integer.MAX_VALUE - 8,先判斷一下預(yù)期容量(newCapacity)是否在0<x<MAX_ARRAY_SIZE之間,在這區(qū)間內(nèi)就直接將數(shù)值返回,不在這區(qū)間就去判斷一下是否溢出
return (newCapacity <= 0 || MAX_ARRAY_SIZE - newCapacity < 0)
? hugeCapacity(minCapacity)
: newCapacity;
}
/**
* 判斷大小,是否溢出
*/
private int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (Integer.MAX_VALUE - minCapacity < 0) { // overflow
throw new OutOfMemoryError();
}
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE)
? minCapacity : MAX_ARRAY_SIZE;
}
線程安全性
我們先來看看StringBuffer的相關(guān)方法:
@Override
public synchronized StringBuffer append(long lng) {
toStringCache = null;
super.append(lng);
return this;
}
/**
* @throws StringIndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
* @since 1.2
*/
@Override
public synchronized StringBuffer replace(int start, int end, String str) {
toStringCache = null;
super.replace(start, end, str);
return this;
}
/**
* @throws StringIndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
* @since 1.2
*/
@Override
public synchronized String substring(int start) {
return substring(start, count);
}
@Override
public synchronized String toString() {
if (toStringCache == null) {
toStringCache = Arrays.copyOfRange(value, 0, count);
}
return new String(toStringCache, true);
}
從上面的源碼中我們看到幾乎都是所有方法都加了synchronized,幾乎都是調(diào)用的父類的方法.,用synchronized關(guān)鍵字修飾意味著什么?加鎖,資源同步串行化處理,所以是線程安全的。
我們再來看看StringBuilder的相關(guān)源碼:
@Override
public StringBuilder append(double d) {
super.append(d);
return this;
}
/**
* @since 1.5
*/
@Override
public StringBuilder appendCodePoint(int codePoint) {
super.appendCodePoint(codePoint);
return this;
}
/**
* @throws StringIndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
@Override
public StringBuilder delete(int start, int end) {
super.delete(start, end);
return this;
}
StringBuilder的源碼里面,基本上所有方法都沒有用synchronized關(guān)鍵字修飾,當(dāng)多線程訪問時(shí),就會(huì)出現(xiàn)線程安全性問題。
為了證明StringBuffer線程安全,StringBuilder線程不安全,我們通過一段代碼進(jìn)行驗(yàn)證:
測試思想
- 分別用1000個(gè)線程寫StringBuffer和StringBuilder,
- 使用CountDownLatch保證在各自1000個(gè)線程執(zhí)行完之后才打印StringBuffer和StringBuilder長度,
- 觀察結(jié)果。
測試代碼
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class TestStringBuilderAndStringBuffer {
public static void main(String[] args) {
//證明StringBuffer線程安全,StringBuilder線程不安全
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
CountDownLatch latch1 = new CountDownLatch(1000);
CountDownLatch latch2 = new CountDownLatch(1000);
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
stringBuilder.append(1);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
latch1.countDown();
}
}
}).start();
}
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
stringBuffer.append(1);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
latch2.countDown();
}
}
}).start();
}
try {
latch1.await();
System.out.println(stringBuilder.length());
latch2.await();
System.out.println(stringBuffer.length());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
測試結(jié)果
- StringBuffer不論運(yùn)行多少次都是1000長度。
- StringBuilder絕大多數(shù)情況長度都會(huì)小于1000。
- StringBuffer線程安全,StringBuilder線程不安全得到證明。
總結(jié)一下
- StringBuffer和StringBuilder都繼承自抽象類AbstractStringBuilder。
- 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的字符數(shù)組也沒有被final修飾,說明值可以改變,且構(gòu)造出來的字符串還有空余位置拼接字符串,但是拼接下去肯定也有不夠用的時(shí)候,這時(shí)候它們內(nèi)部都提供了一個(gè)自動(dòng)擴(kuò)容機(jī)制,當(dāng)發(fā)現(xiàn)長度不夠的時(shí)候(默認(rèn)長度是16),會(huì)自動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)容工作,擴(kuò)展為原數(shù)組長度的2倍加2,創(chuàng)建一個(gè)新的數(shù)組,并將數(shù)組的數(shù)據(jù)復(fù)制到新數(shù)組,所以對(duì)于拼接字符串效率要比String要高。自動(dòng)擴(kuò)容機(jī)制是在抽象類中實(shí)現(xiàn)的。
- 線程安全性:StringBuffer效率低,線程安全,因?yàn)镾tringBuffer中很多方法都被 synchronized 修飾了,多線程訪問時(shí),線程安全,但是效率低下,因?yàn)樗屑渔i和釋放鎖的過程。StringBuilder效率高,但是線程是不安全的。
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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