JAVA面試題從源碼角度分析StringBuffer和StringBuilder的區(qū)別

更新時間：2019年07月22日 08:28:19 作者：Java螞蟻

這篇文章主要介紹了JAVA面試題從源碼角度分析StringBuffer和StringBuilder的區(qū)別,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，下面我們來一起學習下吧

面試官：請問StringBuffer和StringBuilder有什么區(qū)別？

這是一個老生常談的話題，筆者前幾年每次面試都會被問到，作為基礎面試題，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知識點來總結一下兩者的區(qū)別有哪些？

繼承關系？
如何實現(xiàn)的擴容？
線程安全性？

繼承關系

從源碼上看看類StringBuffer和StringBuilder的繼承結構：

從結構圖上可以直到，StringBuffer和StringBuiler都繼承自AbstractStringBuilder類

如何實現(xiàn)擴容

StringBuffer和StringBuiler的擴容的機制在抽象類AbstractStringBuilder中實現(xiàn)，當發(fā)現(xiàn)長度不夠的時候(默認長度是16)，會自動進行擴容工作，擴展為原數(shù)組長度的2倍加2，創(chuàng)建一個新的數(shù)組，并將數(shù)組的數(shù)據(jù)復制到新數(shù)組。

public void ensureCapacity(int minimumCapacity) {
 if (minimumCapacity > 0)
  ensureCapacityInternal(minimumCapacity);
}
 
/**
* 確保value字符數(shù)組不會越界.重新new一個數(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));
 }
}
 
/**
* 擴容:將長度擴展到之前大小的2倍+2
*/ 
private int newCapacity(int minCapacity) {
 // overflow-conscious code 擴大2倍+2
 //這里可能會溢出,溢出后是負數(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關鍵字修飾，當多線程訪問時，就會出現(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行驗證：

測試思想

分別用1000個線程寫StringBuffer和StringBuilder，
使用CountDownLatch保證在各自1000個線程執(zhí)行完之后才打印StringBuffer和StringBuilder長度，
觀察結果。

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();
  }
 }
}

測試結果

StringBuffer不論運行多少次都是1000長度。
StringBuilder絕大多數(shù)情況長度都會小于1000。
StringBuffer線程安全，StringBuilder線程不安全得到證明。

總結一下

StringBuffer和StringBuilder都繼承自抽象類AbstractStringBuilder。
存儲數(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候，這時候它們內(nèi)部都提供了一個自動擴容機制，當發(fā)現(xiàn)長度不夠的時候(默認長度是16)，會自動進行擴容工作，擴展為原數(shù)組長度的2倍加2，創(chuàng)建一個新的數(shù)組，并將數(shù)組的數(shù)據(jù)復制到新數(shù)組，所以對于拼接字符串效率要比String要高。自動擴容機制是在抽象類中實現(xiàn)的。
線程安全性：StringBuffer效率低，線程安全，因為StringBuffer中很多方法都被 synchronized 修飾了，多線程訪問時，線程安全，但是效率低下，因為它有加鎖和釋放鎖的過程。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，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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