探祕Java中String、StringBuilder以及StringBuffer

相信String這個類是Java中使用得最頻繁的類之一，而且又是各大公司面試喜歡問到的地方，今天就來和你們一塊兒學習一下String、StringBuilder和StringBuffer這幾個類，分析它們的異同點以及瞭解各個類適用的場景。下面是本文的目錄大綱：

一.你瞭解String類嗎？

二.深刻理解String、StringBuffer、StringBuilder

三.不一樣場景下三個類的性能測試

四.常見的關於String、StringBuffer的面試題（闢謠網上流傳的一些曲解String類的說法）

如有不正之處，請多多諒解和指正，不勝感激。

一.你瞭解String類嗎？

想要了解一個類，最好的辦法就是看這個類的實現源代碼，String類的實如今

\jdk1.6.0_14\src\java\lang\String.java   文件中。

打開這個類文件就會發現String類是被final修飾的：

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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;        ......   }

從上面能夠看出幾點：

1）String類是final類，也即意味着String類不能被繼承，而且它的成員方法都默認爲final方法。在Java中，被final修飾的類是不容許被繼承的，而且該類中的成員方法都默認爲final方法。在早期的JVM實現版本中，被final修飾的方法會被轉爲內嵌調用以提高執行效率。而從Java SE5/6開始，就漸漸擯棄這種方式了。所以在如今的Java SE版本中，不須要考慮用final去提高方法調用效率。只有在肯定不想讓該方法被覆蓋時，纔將方法設置爲final。

2）上面列舉出了String類中全部的成員屬性，從上面能夠看出String類實際上是經過char數組來保存字符串的。

下面再繼續看String類的一些方法實現：

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從上面的三個方法能夠看出，不管是sub操、concat仍是replace操做都不是在原有的字符串上進行的，而是從新生成了一個新的字符串對象。也就是說進行這些操做後，最原始的字符串並無被改變。

在這裏要永遠記住一點：

「對String對象的任何改變都不影響到原對象，相關的任何change操做都會生成新的對象」。

在瞭解了於String類基礎的知識後，下面來看一些在日常使用中容易忽略和混淆的地方。

二.深刻理解String、StringBuffer、StringBuilder

1.String str=」hello world」和String str=new String(「hello world」)的區別

想必你們對上面2個語句都不陌生，在平時寫代碼的過程當中也常常遇到，那麼它們到底有什麼區別和聯繫呢？下面先看幾個例子：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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爲

爲何會出現這樣的結果？下面解釋一下緣由：

在前面一篇講解關於JVM內存機制的一篇博文中提到 ，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，這部分叫作class文件常量池，在運行期間對應着方法區的運行時常量池。

所以在上述代碼中，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（固然只保存了一份）。經過這種方式來將String對象跟引用綁定的話，JVM執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，若是存在，則直接將引用指向已經存在的字面常量；不然在運行時常量池開闢一個空間來存儲該字面常量，並將引用指向該字面常量。

總所周知，經過new關鍵字來生成對象是在堆區進行的，而在堆區進行對象生成的過程是不會去檢測該對象是否已經存在的。所以經過new來建立對象，建立出的必定是不一樣的對象，即便字符串的內容是相同的。

2.String、StringBuffer以及StringBuilder的區別

既然在Java中已經存在了String類，那爲何還須要StringBuilder和StringBuffer類呢？

那麼看下面這段代碼：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 public class Main {        public static void main(String[] args) {          String string = "" ;          for ( int i= 0 ;i< 10000 ;i++){              string += "hello" ;          }      } }

這句 string += 「hello」;的過程至關於將原有的string變量指向的對象內容取出與」hello」做字符串相加操做再存進另外一個新的String對象當中，再讓string變量指向新生成的對象。若是你們還有疑問能夠反編譯其字節碼文件便清楚了：

從這段反編譯出的字節碼文件能夠很清楚地看出：從第8行開始到第35行是整個循環的執行過程，而且每次循環會new出一個StringBuilder對象，而後進行append操做，最後經過toString方法返回String對象。也就是說這個循環執行完畢new出了10000個對象，試想一下，若是這些對象沒有被回收，會形成多大的內存資源浪費。從上面還能夠看出：string+=」hello」的操做事實上會自動被JVM優化成：

StringBuilder str = new StringBuilder(string);

str.append(「hello」);

str.toString();

再看下面這段代碼：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 public class Main {        public static void main(String[] args) {          StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();          for ( int i= 0 ;i< 10000 ;i++){              stringBuilder.append( "hello" );          }      } }

反編譯字節碼文件獲得：

從這裏能夠明顯看出，這段代碼的for循環式從13行開始到27行結束，而且new操做只進行了一次，也就是說只生成了一個對象，append操做是在原有對象的基礎上進行的。所以在循環了10000次以後，這段代碼所佔的資源要比上面小得多。

那麼有人會問既然有了StringBuilder類，爲何還須要StringBuffer類？查看源代碼便一目瞭然，事實上，StringBuilder和StringBuffer類擁有的成員屬性以及成員方法基本相同，區別是StringBuffer類的成員方法前面多了一個關鍵字：synchronized，不用多說，這個關鍵字是在多線程訪問時起到安全保護做用的,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，insert方法的具體實現：

StringBuilder的insert方法

1 2 3 4 5 6 public StringBuilder insert( int index, char str[], int offset,                                int len)    {        super .insert(index, str, offset, len);    return this ;    }

StringBuffer的insert方法：

1 2 3 4 5 6 public synchronized StringBuffer insert( int index, char str[], int offset,                                              int len)      {          super .insert(index, str, offset, len);          return this ;      }

三.不一樣場景下三個類的性能測試

從第二節咱們已經看出了三個類的區別，這一小節咱們來作個小測試，來測試一下三個類的性能區別：

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測試結果（win7，Eclipse，JDK6)：

上面提到string+=」hello」的操做事實上會自動被JVM優化，看下面這段代碼：

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執行結果：

獲得驗證。

下面對上面的執行結果進行通常性的解釋：

1）對於直接相加字符串，效率很高，由於在編譯器便肯定了它的值，也就是說形如」I」+」love」+」java」; 的字符串相加，在編譯期間便被優化成了」Ilovejava」。這個能夠用javap -c命令反編譯生成的class文件進行驗證。

對於間接相加（即包含字符串引用），形如s1+s2+s3; 效率要比直接相加低，由於在編譯器不會對引用變量進行優化。

2）String、StringBuilder、StringBuffer三者的執行效率：

StringBuilder > StringBuffer > String

固然這個是相對的，不必定在全部狀況下都是這樣。

好比String str = 「hello」+ 「world」的效率就比 StringBuilder st  = new StringBuilder().append(「hello」).append(「world」)要高。

所以，這三個類是各有利弊，應當根據不一樣的狀況來進行選擇使用：

當字符串相加操做或者改動較少的狀況下，建議使用 String str=」hello」這種形式；

當字符串相加操做較多的狀況下，建議使用StringBuilder，若是採用了多線程，則使用StringBuffer。

四.常見的關於String、StringBuffer的面試題

下面是一些常見的關於String、StringBuffer的一些面試筆試題，如有不正之處，請諒解和批評指正。

1. 下面這段代碼的輸出結果是什麼？

String a = 「hello2″; 　　String b = 「hello」 + 2; 　　System.out.println((a == b));

輸出結果爲：true。緣由很簡單，」hello」+2在編譯期間就已經被優化成」hello2″，所以在運行期間，變量a和變量b指向的是同一個對象。

2.下面這段代碼的輸出結果是什麼？

String a = 「hello2″; 　  String b = 「hello」;       String c = b + 2;       System.out.println((a == c));

輸出結果爲:false。因爲有符號引用的存在，因此  String c = b + 2;不會在編譯期間被優化，不會把b+2當作字面常量來處理的，所以這種方式生成的對象事實上是保存在堆上的。所以a和c指向的並非同一個對象。javap -c獲得的內容：

3.下面這段代碼的輸出結果是什麼？

String a = 「hello2″;   　 final String b = 「hello」;       String c = b + 2;       System.out.println((a == c));

輸出結果爲：true。對於被final修飾的變量，會在class文件常量池中保存一個副本，也就是說不會經過鏈接而進行訪問，對final變量的訪問在編譯期間都會直接被替代爲真實的值。那麼String c = b + 2;在編譯期間就會被優化成：String c = 「hello」 + 2; 下圖是javap -c的內容：

4.下面這段代碼輸出結果爲：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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" ;      } }

輸出結果爲false。這裏面雖然將b用final修飾了，可是因爲其賦值是經過方法調用返回的，那麼它的值只能在運行期間肯定，所以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麼？

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 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);      } }

輸出結果爲（JDK版本 JDK6)：

這裏面涉及到的是String.intern方法的使用。在String類中，intern方法是一個本地方法，在JAVA SE6以前，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，若是存在則返回指向該字符串的引用，若是不存在，則會將該字符串入池，並返回一個指向該字符串的引用。所以，a和d指向的是同一個對象。

6.String str = new String(「abc」)建立了多少個對象？

這個問題在不少書籍上都有說到好比《Java程序員面試寶典》，包括不少國內大公司筆試面試題都會遇到，大部分網上流傳的以及一些面試書籍上都說是2個對象，這種說法是片面的。

若是有不懂得地方能夠參考這篇帖子：

http://rednaxelafx.iteye.com/blog/774673/

首先必須弄清楚建立對象的含義，建立是何時建立的？這段代碼在運行期間會建立2個對象麼？毫無疑問不可能，用javap -c反編譯便可獲得JVM執行的字節碼內容：

很顯然，new只調用了一次，也就是說只建立了一個對象。

而這道題目讓人混淆的地方就是這裏，這段代碼在運行期間確實只建立了一個對象，即在堆上建立了」abc」對象。而爲何你們都在說是2個對象呢，這裏面要澄清一個概念  該段代碼執行過程和類的加載過程是有區別的。在類加載的過程當中，確實在運行時常量池中建立了一個」abc」對象，而在代碼執行過程當中確實只建立了一個String對象。

所以，這個問題若是換成 String str = new String(「abc」)涉及到幾個String對象？合理的解釋是2個。

我的以爲在面試的時候若是遇到這個問題，能夠向面試官詢問清楚」是這段代碼執行過程當中建立了多少個對象仍是涉及到多少個對象「再根據具體的來進行回答。

7.下面這段代碼1）和2）的區別是什麼？

1 2 3 4 5 6 7 8 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，1）中的」love」+」java」在編譯期間會被優化成」lovejava」，而2）中的不會被優化。下面是兩種方式的字節碼：

1）的字節碼：

2）的字節碼：

能夠看出，在1）中只進行了一次append操做，而在2）中進行了兩次append操做。

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