文档章节

Java中String、StringBuilder以及StringBuffer区别和关系

袁梓皓
 袁梓皓
发布于 2016/03/08 16:51
字数 3332
阅读 45
收藏 2

      相信String这个类是Java中使用得最频繁的类之一,并且又是各大公司面试喜欢问到的地方,今天就来和大家一起学习一下String、StringBuilder和StringBuffer这几个类,分析它们的异同点以及了解各个类适用的场景。下面是本文的目录大纲:

一.你了解String类吗?
二.深入理解String、StringBuffer、StringBuilder
三.不同场景下三个类的性能测试
四.常见的关于String、StringBuffer的面试题(辟谣网上流传的一些曲解String类的说法)

若有不正之处,请多多谅解和指正,不胜感激。


一.你了解String类吗?

想要了解一个类,最好的办法就是看这个类的实现源代码,String类的实现在\jdk1.6.0_14\src\java\lang\String.java   文件中。

打开这个类文件就会发现String类是被final修饰的:

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;
    ......
}

从上面可以看出几点:

1)String类是final类,也即意味着String类不能被继承,并且它的成员方法都默认为final方法。在Java中,被final修饰的类是不允许被继承的,并且该类中的成员方法都默认为final方法。在早期的JVM实现版本中,被final修饰的方法会被转为内嵌调用以提升执行效率。而从Java SE5/6开始,就渐渐摈弃这种方式了。因此在现在的Java SE版本中,不需要考虑用final去提升方法调用效率。只有在确定不想让该方法被覆盖时,才将方法设置为final。


2)上面列举出了String类中所有的成员属性,从上面可以看出String类其实是通过char数组来保存字符串的。

下面再继续看String类的一些方法实现:

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    if (beginIndex < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    }
    if (endIndex > count) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
    }
    if (beginIndex > endIndex) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex);
    }
    return ((beginIndex == 0) && (endIndex == count)) ? this :
        new String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value);
    }
 
 public String concat(String str) {
    int otherLen = str.length();
    if (otherLen == 0) {
        return this;
    }
    char buf[] = new char[count + otherLen];
    getChars(0, count, buf, 0);
    str.getChars(0, otherLen, buf, count);
    return new String(0, count + otherLen, buf);
    }
 
 public String replace(char oldChar, char newChar) {
    if (oldChar != newChar) {
        int len = count;
        int i = -1;
        char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
        int off = offset;   /* avoid getfield opcode */
 
        while (++i < len) {
        if (val[off + i] == oldChar) {
            break;
        }
        }
        if (i < len) {
        char buf[] = new char[len];
        for (int j = 0 ; j < i ; j++) {
            buf[j] = val[off+j];
        }
        while (i < len) {
            char c = val[off + i];
            buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
            i++;
        }
        return new String(0, len, buf);
        }
    }
    return this;

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

false
true
false

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;
    }

三.不同场景下三个类的性能测试

从第二节我们已经看出了三个类的区别,这一小节我们来做个小测试,来测试一下三个类的性能区别:

public class Main {
    private static int time = 50000;
    public static void main(String[] args) {
        testString();
        testStringBuffer();
        testStringBuilder();
        test1String();
        test2String();
    }
 
    public static void testString () {
        String s="";
        long begin = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0; i<time; i++){
            s += "java";
        }
        long over = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("操作"+s.getClass().getName()+"类型使用的时间为:"+(over-begin)+"毫秒");
    }
 
    public static void testStringBuffer () {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        long begin = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0; i<time; i++){
            sb.append("java");
        }
        long over = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("操作"+sb.getClass().getName()+"类型使用的时间为:"+(over-begin)+"毫秒");
    }
 
    public static void testStringBuilder () {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        long begin = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0; i<time; i++){
            sb.append("java");
        }
        long over = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("操作"+sb.getClass().getName()+"类型使用的时间为:"+(over-begin)+"毫秒");
    }
 
    public static void test1String () {
        long begin = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0; i<time; i++){
            String s = "I"+"love"+"java";
        }
        long over = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("字符串直接相加操作:"+(over-begin)+"毫秒");
    }
 
    public static void test2String () {
        String s1 ="I";
        String s2 = "love";
        String s3 = "java";
        long begin = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0; i<time; i++){
            String s = s1+s2+s3;
        }
        long over = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("字符串间接相加操作:"+(over-begin)+"毫秒");
    }
 
}

测试结果(win7,Eclipse,JDK6):

上面提到string+=”hello”的操作事实上会自动被JVM优化,看下面这段代码:

public class Main {
    private static int time = 50000;
    public static void main(String[] args) {
        testString();
        testOptimalString();
    }
 
    public static void testString () {
        String s="";
        long begin = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0; i<time; i++){
            s += "java";
        }
        long over = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("操作"+s.getClass().getName()+"类型使用的时间为:"+(over-begin)+"毫秒");
    }
 
    public static void testOptimalString () {
        String s="";
        long begin = System.currentTimeMillis();
        for(int i=0; i<time; i++){
            StringBuilder sb = new StringBuilder(s);
            sb.append("java");
            s=sb.toString();
        }
        long over = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("模拟JVM优化操作的时间为:"+(over-begin)+"毫秒");
    }
 
}

   

执行结果:

得到验证。


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。


四.常见的关于String、StringBuffer的面试题

下面是一些常见的关于String、StringBuffer的一些面试笔试题,若有不正之处,请谅解和批评指正。

1. 下面这段代码的输出结果是什么?

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

     输出结果为:true。原因很简单,”hello”+2在编译期间就已经被优化成”hello2″,因此在运行期间,变量a和变量b指向的是同一个对象。

2.下面这段代码的输出结果是什么?

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

      输出结果为:false。由于有符号引用的存在,所以  String c = b + 2;不会在编译期间被优化,不会把b+2当做字面常量来处理的,因此这种方式生成的对象事实上是保存在堆上的。因此a和c指向的并不是同一个对象。

3.下面这段代码的输出结果是什么?

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

       输出结果为:true。对于被final修饰的变量,会在class文件常量池中保存一个副本,也就是说不会通过连接而进行访问,对final变量的访问在编译期间都会直接被替代为真实的值。那么String c = b + 2;在编译期间就会被优化成:String c = “hello” + 2;

4.下面这段代码输出结果为:

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";
    }
}

输出结果为false。这里面虽然将b用final修饰了,但是由于其赋值是通过方法调用返回的,那么它的值只能在运行期间确定,因此a和c指向的不是同一个对象。


5.下面这段代码的输出结果是什么?

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);
    }
}

输出结果为(JDK版本 JDK6):

false
false
false
true

6.String str = new String(“abc”)创建了多少个对象?

这个问题在很多书籍上都有说到比如《Java程序员面试宝典》,包括很多国内大公司笔试面试题都会遇到,大部分网上流传的以及一些面试书籍上都说是2个对象,这种说法是片面的。

如果有不懂得地方可以参考这篇帖子:

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

很显然,new只调用了一次,也就是说只创建了一个对象。

参考文章:http://rednaxelafx.iteye.com/blog/774673/

http://www.blogjava.net/Jack2007/archive/2008/06/17/208602.html

http://www.jb51.net/article/36041.htm

http://blog.csdn.net/yirentianran/article/details/2871417

http://www.jb51.net/article/33398.htm


© 著作权归作者所有

袁梓皓
粉丝 10
博文 280
码字总数 139038
作品 0
嘉定
技术主管
私信 提问
【翻译】Java中String, StringBuffer, StringBuilder的区别

String 是 Java 中最重要的类之一,并且任何刚开始做Java编程的人,都会用String定义一些内容,然后通过著名的System.out.println()语句来打印出来。 然而,很多Java新手都不会意识到 String...

YuanyuanL
2014/09/03
445
4
(转)StringBuilder与StringBuffer和String 的区别

很多人对String和StringBuffer的区别已经很了解了吧,可能还有人对这两个类的工作原理有些不清楚的地方,复习一下吧,顺便牵出J2SE 5.0(文档)里面带来的一个新的字符操作的类StringBuilder...

王振威
2012/03/08
896
1
String、StringBuilder、StringBuffer 用法比较

String、StringBuilder、StringBuffer 三个类源自JDK的 java/lang/ 目录下: String 字符串常量 StringBuffer 字符串变量(线程安全) StringBuilder 字符串变量(非线程安全,JDK 5.0(1.5.0...

长平狐
2013/01/06
135
0
面试系列-String,StringBuffer,StringBuilder三者区别

String,StringBuffer以及StringBuilder三者的区别主要是在两个方面,即运行速度和线程安全这两方面。 运行速度 从快到慢顺序: StringBuilder > StringBuffer > String String最慢的原因; ...

技术小能手
2018/07/12
0
0
Java 208 道面试题:Java 基础模块答案

目前市面上的面试题存在两大问题:第一,题目太旧好久没有更新了,还都停留在 2010 年之前的状态;第二,近几年 JDK 更新和发布都很快,Java 的用法也变了不少,加上 Java 技术栈也加入了很多...

王磊的博客
03/05
417
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

OSChina 周日乱弹 —— 我,小小编辑,食人族酋长

Osc乱弹歌单(2019)请戳(这里) 【今日歌曲】 @宇辰OSC :分享娃娃的单曲《飘洋过海来看你》: #今日歌曲推荐# 《飘洋过海来看你》- 娃娃 手机党少年们想听歌,请使劲儿戳(这里) @宇辰OSC...

小小编辑
今天
423
10
MongoDB系列-- SpringBoot 中对 MongoDB 的 基本操作

SpringBoot 中对 MongoDB 的 基本操作 Database 库的创建 首先 在MongoDB 操作客户端 Robo 3T 中 创建数据库: 增加用户User: 创建 Collections 集合(类似mysql 中的 表): 后面我们大部分都...

TcWong
今天
4
0
spring cloud

一、从面试题入手 1.1、什么事微服务 1.2、微服务之间如何独立通讯的 1.3、springCloud和Dubbo有哪些区别 1.通信机制:DUbbo基于RPC远程过程调用;微服务cloud基于http restFUL API 1.4、spr...

榴莲黑芝麻糊
今天
3
0
Executor线程池原理与源码解读

线程池为线程生命周期的开销和资源不足问题提供了解决方 案。通过对多个任务重用线程,线程创建的开销被分摊到了多个任务上。 线程实现方式 Thread、Runnable、Callable //实现Runnable接口的...

小强的进阶之路
昨天
7
0
maven 环境隔离

解决问题 即 在 resource 文件夹下面 ,新增对应的资源配置文件夹,对应 开发,测试,生产的不同的配置内容 <resources> <resource> <directory>src/main/resources.${deplo......

之渊
昨天
8
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

返回顶部
顶部