一問道StringBuffer與StringBuilder的區(qū)別，張口就來StringBuffer是線程安全的，因為它相關方法都加了synchronized 關鍵字，StringBuilder線程不安全。沒錯，確實如此，但是我們查看過源碼會發(fā)現(xiàn)StringBuffer是從jdk1.0就開始了，StringBuilder是從jdk1.5開始的。于是我就產生這樣一個疑問，既然已經有了StringBuffer，為什么jdk5又出了一個StringBuilder呢，也就是單線程時候StringBuffer與StringBuilder有什么區(qū)別。

一、StringBuffer與StringBuilder的共同之處

1、都繼成了AbstractStringBuilder這個抽象類，實現(xiàn)了CharSequence接口

public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
 public final class StringBuffer
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence

2、其append方法都是 super.append(str)，調用了父類AbstractStringBuilder的append(String str)方法

  @Override
    public StringBuilder append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }
    @Override
    public synchronized StringBuffer append(String str) {
        toStringCache = null;
        super.append(str);
        return this;
    }

3、初始容量都是16和擴容機制都是"舊容量*2+2"

4、底層都是用char[]字符數(shù)組實現(xiàn)，且字符數(shù)組都是可變的，這點不同于String

二、StringBuffer與StringBuilder的不同之處

• StringBuffer多線程安全的，StringBuilder多線程不安全
• StringBuffer從JDK1.0就有了，StringBuilder是JDK5.0才出現(xiàn)
• StringBuffer比StringBuilder多了一個toStringCache字段，用來在toString方法中進行緩存，每次append操作之前都先把toStringCache設置為null，若多次連續(xù)調用toString方法，可避免每次Arrays.copyOfRange(value, 0, count)操作，節(jié)省性能。

 @Override
    public synchronized StringBuffer append(String str) {
        toStringCache = null;
        super.append(str);
        return this;
    }
    @Override
    public synchronized String toString() {
        if (toStringCache == null) {
            toStringCache = Arrays.copyOfRange(value, 0, count);
        }
        return new String(toStringCache, true);
    }

4、由于StringBuilder沒有考慮同步，在單線程情況下，StringBuilder的性能要優(yōu)于StringBuffer

三、單線程StringBuffer與StringBuilder區(qū)別

這個才是我們重點討論的，單線程下StringBuffer加了synchronized，雖然是單線程， 但是synchronized獲取鎖和釋放鎖也還是需要時間的， 而StringBuilder沒有，這個就是重點區(qū)別。因此重點要討論synchronized鎖的狀態(tài)，從獲取鎖到釋放鎖的過程，因此需要討論一下鎖的升級和優(yōu)化。

鎖的4中狀態(tài)：無鎖狀態(tài)、偏向鎖狀態(tài)、輕量級鎖狀態(tài)、重量級鎖狀態(tài)（級別從低到高）

（1）偏向鎖：

偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個線程所訪問，那么該線程會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價。

為什么要引入偏向鎖？

因為經過HotSpot的作者大量的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)時候是不存在鎖競爭的，常常是一個線程多次獲得同一個鎖，因此如果每次都要競爭鎖會增大很多沒有必要付出的代價，為了降低獲取鎖的代價，才引入的偏向鎖。

偏向鎖的升級

當線程1訪問代碼塊并獲取鎖對象時，會在java對象頭和棧幀中記錄偏向的鎖的threadID，因為偏向鎖不會主動釋放鎖，因此以后線程1再次獲取鎖的時候，需要比較當前線程的threadID和Java對象頭中的threadID是否一致，如果一致（還是線程1獲取鎖對象），則無需使用CAS來加鎖、解鎖；如果不一致（其他線程，如線程2要競爭鎖對象，而偏向鎖不會主動釋放因此還是存儲的線程1的threadID），那么需要查看Java對象頭中記錄的線程1是否存活，如果沒有存活，那么鎖對象被重置為無鎖狀態(tài)，其它線程（線程2）可以競爭將其設置為偏向鎖；如果存活，那么立刻查找該線程（線程1）的棧幀信息，如果還是需要繼續(xù)持有這個鎖對象，那么暫停當前線程1，撤銷偏向鎖，升級為輕量級鎖，如果線程1 不再使用該鎖對象，那么將鎖對象狀態(tài)設為無鎖狀態(tài)，重新偏向新的線程。

偏向鎖的取消：

偏向鎖是默認開啟的，而且開始時間一般是比應用程序啟動慢幾秒，如果不想有這個延遲，那么可以使用-XX:BiasedLockingStartUpDelay=0；

如果不想要偏向鎖，那么可以通過-XX:-UseBiasedLocking = false來設置；

（2）輕量級鎖

輕量級鎖是指當鎖是偏向鎖的時候，被另一個線程所訪問，偏向鎖就會升級為輕量級鎖，其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖，不會阻塞，提高性能

為什么要引入輕量級鎖？

輕量級鎖考慮的是競爭鎖對象的線程不多，而且線程持有鎖的時間也不長的情景。因為阻塞線程需要CPU從用戶態(tài)轉到內核態(tài)，代價較大，如果剛剛阻塞不久這個鎖就被釋放了，那這個代價就有點得不償失了，因此這個時候就干脆不阻塞這個線程，讓它自旋這等待鎖釋放。

（3）重量級鎖

重量級鎖是指當鎖為輕量級鎖的時候，另一個線程雖然是自旋，但自旋不會一直持續(xù)下去，當自旋一定次數(shù)的時候，還沒有獲取到鎖，就會進入阻塞，該鎖膨脹為重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的線程進入阻塞，性能降低。

輕量級鎖什么時候升級為重量級鎖？

線程1獲取輕量級鎖時會先把鎖對象的對象頭MarkWord復制一份到線程1的棧幀中創(chuàng)建的用于存儲鎖記錄的空間（稱為DisplacedMarkWord），然后使用CAS把對象頭中的內容替換為線程1存儲的鎖記錄（DisplacedMarkWord）的地址；

如果在線程1復制對象頭的同時（在線程1CAS之前），線程2也準備獲取鎖，復制了對象頭到線程2的鎖記錄空間中，但是在線程2CAS的時候，發(fā)現(xiàn)線程1已經把對象頭換了，線程2的CAS失敗，那么線程2就嘗試使用自旋鎖來等待線程1釋放鎖。

但是如果自旋的時間太長也不行，因為自旋是要消耗CPU的，因此自旋的次數(shù)是有限制的，比如10次或者100次，如果自旋次數(shù)到了線程1還沒有釋放鎖，或者線程1還在執(zhí)行，線程2還在自旋等待，這時又有一個線程3過來競爭這個鎖對象，那么這個時候輕量級鎖就會膨脹為重量級鎖。重量級鎖把除了擁有鎖的線程都阻塞，防止CPU空轉。

*注意：為了避免無用的自旋，輕量級鎖一旦膨脹為重量級鎖就不會再降級為輕量級鎖了；偏向鎖升級為輕量級鎖也不能再降級為偏向鎖。一句話就是鎖可以升級不可以降級，但是偏向鎖狀態(tài)可以被重置為無鎖狀態(tài)。

綜上可知，StringBuffer雖然是單線程，但它是有偏向鎖升級過程判斷的，會耗費時間，效率固然低于StringBuilder

四、StringBuffer與StringBuilder的應用場景

1、StringBuffer多線程安全，但是加了synchronized，其效率低。故適用于多線程下，并發(fā)量不是很高的場景

2、StringBuilder沒有加任何鎖，其效率高，適用單線程場景，但同時也適用于高并發(fā)場景中，提高高并發(fā)場景下程序的響應性能，至于線程安全問題可以通過其它手段解決，如ThreadLocal，CAS操作等。

3、所以對于高并發(fā)場景下，若有用到二者，還是建議優(yōu)先使用StringBuilder的

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