探秘Java中的String、StringBuilder以及StringBuffer

一.你了解String类吗?

从上面的三个方法可以看出,无论是sub操、concat还是replace操作都不是在原有的字符串上进行的,而是重新生成了一个新的字符串对象。也就是说进行这些操作后,最原始的字符串并没有被改变。

  在这里要永远记住一点:

 “对String对象的任何改变都不影响到原对象,相关的任何change操作都会生成新的对象”。

  在了解了于String类基础的知识后,下面来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、StringBuffer、StringBuilder

1.String str="hello world"和String str=new String("hello world")的区别

  想必大家对上面2个语句都不陌生,在平时写代码的过程中也经常遇到,那么它们到底有什么区别和联系呢?下面先看几个例子:

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);

    }

}

  这段代码的输出结果为

  为什么会出现这样的结果?下面解释一下原因:

  在前面一篇讲解关于JVM内存机制的一篇博文中提到 ,在class文件中有一部分 来存储编译期间生成的 字面常量以及符号引用,这部分叫做class文件常量池,在运行期间对应着方法区的运行时常量池

  因此在上述代码中,String str1 = "hello world";和String str3 = "hello world"; 都在编译期间生成了 字面常量和符号引用,运行期间字面常量"hello world"被存储在运行时常量池(当然只保存了一份)。通过这种方式来将String对象跟引用绑定的话,JVM执行引擎会先在运行时常量池查找是否存在相同的字面常量,如果存在,则直接将引用指向已经存在的字面常量;否则在运行时常量池开辟一个空间来存储该字面常量,并将引用指向该字面常量。

  总所周知,通过new关键字来生成对象是在堆区进行的,而在堆区进行对象生成的过程是不会去检测该对象是否已经存在的。因此通过new来创建对象,创建出的一定是不同的对象,即使字符串的内容是相同的。


2.String、StringBuffer以及StringBuilder的区别

  既然在Java中已经存在了String类,那为什么还需要StringBuilder和StringBuffer类呢?

  那么看下面这段代码:

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        String string = "";

        for(int i=0;i<10000;i++){

            string += "hello";

        }

    }

}

  这句 string += "hello";的过程相当于将原有的string变量指向的对象内容取出与"hello"作字符串相加操作再存进另一个新的String对象当中,再让string变量指向新生成的对象。如果大家还有疑问可以反编译其字节码文件便清楚了:

  从这段反编译出的字节码文件可以很清楚地看出:从第8行开始到第35行是整个循环的执行过程,并且每次循环会new出一个StringBuilder对象,然后进行append操作,最后通过toString方法返回String对象。也就是说这个循环执行完毕new出了10000个对象,试想一下,如果这些对象没有被回收,会造成多大的内存资源浪费。从上面还可以看出:string+="hello"的操作事实上会自动被JVM优化成:

  StringBuilder str = new StringBuilder(string);

  str.append("hello");

  str.toString();

  再看下面这段代码:

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();

        for(int i=0;i<10000;i++){

            stringBuilder.append("hello");

        }

    }

}

  反编译字节码文件得到:

  从这里可以明显看出,这段代码的for循环式从13行开始到27行结束,并且new操作只进行了一次,也就是说只生成了一个对象,append操作是在原有对象的基础上进行的。因此在循环了10000次之后,这段代码所占的资源要比上面小得多。

  那么有人会问既然有了StringBuilder类,为什么还需要StringBuffer类?查看源代码便一目了然,事实上,StringBuilder和StringBuffer类拥有的成员属性以及成员方法基本相同,区别是StringBuffer类的成员方法前面多了一个关键字:synchronized,不用多说,这个关键字是在多线程访问时起到安全保护作用的,也就是说StringBuffer是线程安全的。

  下面摘了2段代码分别来自StringBuffer和StringBuilder,insert方法的具体实现:

  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;

    }

 下面对上面的执行结果进行一般性的解释:

  1)对于直接相加字符串,效率很高,因为在编译器便确定了它的值,也就是说形如"I"+"love"+"java"; 的字符串相加,在编译期间便被优化成了"Ilovejava"。这个可以用javap -c命令反编译生成的class文件进行验证。

  对于间接相加(即包含字符串引用),形如s1+s2+s3; 效率要比直接相加低,因为在编译器不会对引用变量进行优化。

  2)String、StringBuilder、StringBuffer三者的执行效率:

  StringBuilder > StringBuffer > String

  当然这个是相对的,不一定在所有情况下都是这样。

  比如String str = "hello"+ "world"的效率就比 StringBuilder st  = new StringBuilder().append("hello").append("world")要高。

  因此,这三个类是各有利弊,应当根据不同的情况来进行选择使用:

  当字符串相加操作或者改动较少的情况下,建议使用 String str="hello"这种形式;

  当字符串相加操作较多的情况下,建议使用StringBuilder,如果采用了多线程,则使用StringBuffer。

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