爲何StringBuilder是線程不安全的？StringBuffer是線程安全的？

面試中常常問到的一個問題：StringBuilder和StringBuffer的區別是什麼？
咱們很是自信的說出：StringBuilder是線程不安全的，StirngBuffer是線程安全的
面試官：StringBuilder不安全的點在哪兒？
這時候估計就啞吧了。。。

分析

StringBuffer和StringBuilder的實現內部是和String內部同樣的，都是經過 char[]數組的方式；不一樣的是String的char[]數組是經過final關鍵字修飾的是不可變的，而StringBuffer和StringBuilder的char[]數組是可變的。

首先咱們看下邊這個例子：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 10000; i++){
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++){
                    stringBuilder.append("a");
                }
            }).start();
        }

        Thread.sleep(100L);
        System.out.println(stringBuilder.length());
    }
}

直覺告訴咱們輸出結果應該是10000000，可是實際運行結果並不是咱們所想。

從上圖能夠看到輸出結果是9970698，並不是是咱們預期的1000000，而且還拋出了一個異常ArrayIndexOutOfBoundsException{非必現}

爲何輸出結果並不是預期值？

咱們先看一下StringBuilder的兩個成員變量（這兩個成員變量其實是定義在AbstractStringBuilder裏面的，StringBuilder和StringBuffer都繼承了AbstractStringBuilder）

StringBuilder的append方法

StringBuilder的append方法調用了父類的append方法

咱們直接看第七行代碼，count += len; 不是一個原子操做，實際執行流程爲

• 首先加載count的值到寄存器
• 在寄存器中執行 +1操做
• 將結果寫入內存

假設咱們count的值是10，len的值爲1，兩個線程同時執行到了第七行，拿到的值都是10，執行完加法運算後將結果賦值給count，因此兩個線程最終獲得的結果都是11，而不是12，這就是最終結果小於咱們預期結果的緣由。

爲何會拋出ArrayIndexOutOfBoundsException異常？

咱們看回AbstractStringBuilder的追加（）方法源碼的第五行，ensureCapacityInternal（）方法是檢查StringBuilder的對象的原字符數組的容量能不能盛下新的字符串，若是盛不下就調用expandCapacity（）方法對字符數組進行擴容。

private  void  ensureCapacityInternal（int  minimumCapacity）  {
         //溢出意識代碼
    if  （minimumCapacity  -  value .length>  0）
        expandCapacity（minimumCapacity）; 
}

擴容的邏輯就是新一個新的字符數組，新的字符數組的容量是原來字符數組的兩倍再加2，再經過System.arryCopy（）函數將原數組的內容複製到新數組，最後將指針指向新的字符數組。

void  expandCapacity（int  minimumCapacity）  {
     //計算新的容量
    int  newCapacity =  value .length *  2  +  2 ; 
    //中間省略了一些檢查邏輯
     ...
     value  = Arrays.copyOf（ value，newCapacity）; 
}

Arrys.copyOf（）方法

public  static  char []  copyOf（char [] original，  int  newLength）  {
     char [] copy =  new  char [newLength]; 
    //拷貝數組
     System.arraycopy（original，  0，copy，  0，
                         Math.min（original.length，newLength））; 
    返回  副本; 
}

AbstractStringBuilder的追加（）方法源碼的第六行，是將字符串對象裏面字符數組裏面的內容拷貝到StringBuilder的對象的字符數組裏面，代碼以下：

str.getChars（0，len，  value，count）;

則GetChars（）方法

public  void  getChars（int  srcBegin，  int  srcEnd，  char  dst []，  int  dstBegin）  {
     //中間省略了一些檢查
     ...   
    System.arraycopy（ value，srcBegin，dst，dstBegin，srcEnd  -  srcBegin）; 
}

拷貝流程見下圖

假設如今有兩個線程同時執行了StringBuilder的append()方法，兩個線程都執行完了第五行的ensureCapacityInternal()方法，此刻count=5

這個時候線程1的cpu時間片用完了，線程2繼續執行。線程2執行完整個append()方法後count變成6了。

線程1繼續執行第六行的str.getChars()方法的時候拿到的count值就是6了，執行char[]數組拷貝的時候就會拋出ArrayIndexOutOfBoundsException異常。

至此，StringBuilder爲何不安全已經分析完了。若是咱們將測試代碼的StringBuilder對象換成StringBuffer對象會輸出什麼呢？

結果確定是會輸出 1000000，至於StringBuffer是經過什麼手段實現線程安全的呢？看下源代碼就明白了了。。。