String和StringBuffer和StringBuilder

上篇文章我们谈到了String，那与之相关的就不能不说StringBuffer和StringBuilder这两个类，这三者的关系也是在初、中级开发者面试中经常被问到的问题。

说到这里，先从一道面试题开始吧。

一般面试官会问你，三者之间有哪些相同点和不同点。

既然要回答这个问题，从源码来分析这是最方便的了。

public final class String
 implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {

public final class StringBuffer
 extends AbstractStringBuilder
 implements java.io.Serializable, CharSequence

public final class StringBuilder
 extends AbstractStringBuilder
 implements java.io.Serializable, CharSequence

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
 /**
 * The value is used for character storage.
 */
 char[] value;

从三个类的声明上来看：

1）都用final进行修饰了，说明三个类都不可以被继承，都是不可变类

2）都实现了Serializable接口，即都可以被序列化和反序列化

3）从AbstractStringBuilder的源码上，三者的本质是没有区别，都是char数组，

4) StringBuffer和StringBuilder都继承自AbstractStringBuilder，说明这两个类其实从本质上来说差别不大，唯一的差别是在线程安全方面，前者是线程安全的，后者线程不安全，实现线程安全是使用synchronized这个关键字来进行方法修饰的。提前预告下，后面会有个篇幅专门来讲解线程安全的实现及原理。

5）使用上，如果使用一个不可变字符串，比如定义一个字符串常量，不用说肯定是用String，如果是字符串的拼接那肯定是用后两者，StringBuffer是可以定位为全局变量的，StringBuilder只能作为局部变量在方法体内使用。

6）从性能上分析，StringBuffer是线程安全的，用synchronized在方法上进行修饰，意味着多个线程在操作的时候要先竞争资源，只有拿到资源后才能操作，从这点来讲，StringBuffer性能要比StringBuilder慢很多。这里先抛出来一个疑问，如果两者都在方法内部使用来拼接字符串，性能会相同吗？

下面来看一下常用的API吧。

String类

1char charAt(int index)

返回指定索引处的 char 值。2int compareTo(Object o)

把这个字符串和另一个对象比较。3int compareTo(String anotherString)

按字典顺序比较两个字符串。4int compareToIgnoreCase(String str)

按字典顺序比较两个字符串，不考虑大小写。5String concat(String str)

将指定字符串连接到此字符串的结尾。6boolean contentEquals(StringBuffer sb)

当且仅当字符串与指定的StringBuffer有相同顺序的字符时候返回真。7static String copyValueOf(char[] data)

返回指定数组中表示该字符序列的 String。8static String copyValueOf(char[] data, int offset, int count)

返回指定数组中表示该字符序列的 String。9boolean endsWith(String suffix)

测试此字符串是否以指定的后缀结束。10boolean equals(Object anObject)

将此字符串与指定的对象比较。11boolean equalsIgnoreCase(String anotherString)

将此 String 与另一个 String 比较，不考虑大小写。12byte[] getBytes()

使用平台的默认字符集将此 String 编码为 byte 序列，并将结果存储到一个新的 byte 数组中。13byte[] getBytes(String charsetName)

使用指定的字符集将此 String 编码为 byte 序列，并将结果存储到一个新的 byte 数组中。14void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char[] dst, int dstBegin)

将字符从此字符串复制到目标字符数组。15int hashCode()

返回此字符串的哈希码。16int indexOf(int ch)

返回指定字符在此字符串中第一次出现处的索引。17int indexOf(int ch, int fromIndex)

返回在此字符串中第一次出现指定字符处的索引，从指定的索引开始搜索。18int indexOf(String str)

返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引。19int indexOf(String str, int fromIndex)

返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引，从指定的索引开始。20String intern()

返回字符串对象的规范化表示形式。21int lastIndexOf(int ch)

返回指定字符在此字符串中最后一次出现处的索引。22int lastIndexOf(int ch, int fromIndex)

返回指定字符在此字符串中最后一次出现处的索引，从指定的索引处开始进行反向搜索。23int lastIndexOf(String str)

返回指定子字符串在此字符串中最右边出现处的索引。24int lastIndexOf(String str, int fromIndex)

返回指定子字符串在此字符串中最后一次出现处的索引，从指定的索引开始反向搜索。25int length()

返回此字符串的长度。26boolean matches(String regex)

告知此字符串是否匹配给定的正则表达式。27boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toffset, String other, int ooffset, int len)

测试两个字符串区域是否相等。28boolean regionMatches(int toffset, String other, int ooffset, int len)

测试两个字符串区域是否相等。29String replace(char oldChar, char newChar)

返回一个新的字符串，它是通过用 newChar 替换此字符串中出现的所有 oldChar 得到的。30String replaceAll(String regex, String replacement)

使用给定的 replacement 替换此字符串所有匹配给定的正则表达式的子字符串。31String replaceFirst(String regex, String replacement)

使用给定的 replacement 替换此字符串匹配给定的正则表达式的第一个子字符串。32String[] split(String regex)

根据给定正则表达式的匹配拆分此字符串。33String[] split(String regex, int limit)

根据匹配给定的正则表达式来拆分此字符串。34boolean startsWith(String prefix)

测试此字符串是否以指定的前缀开始。35boolean startsWith(String prefix, int toffset)

测试此字符串从指定索引开始的子字符串是否以指定前缀开始。36CharSequence subSequence(int beginIndex, int endIndex)

返回一个新的字符序列，它是此序列的一个子序列。37String substring(int beginIndex)

返回一个新的字符串，它是此字符串的一个子字符串。38String substring(int beginIndex, int endIndex)

返回一个新字符串，它是此字符串的一个子字符串。39char[] toCharArray()

将此字符串转换为一个新的字符数组。40String toLowerCase()

使用默认语言环境的规则将此 String 中的所有字符都转换为小写。41String toLowerCase(Locale locale)

使用给定 Locale 的规则将此 String 中的所有字符都转换为小写。42String toString()

返回此对象本身（它已经是一个字符串！）。43String toUpperCase()

使用默认语言环境的规则将此 String 中的所有字符都转换为大写。44String toUpperCase(Locale locale)

使用给定 Locale 的规则将此 String 中的所有字符都转换为大写。45String trim()

返回字符串的副本，忽略前导空白和尾部空白。46static String valueOf(primitive data type x)

返回给定data type类型x参数的字符串表示形式。

StringBuffer的API参照如下：

https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/StringBuffer.html

StringBuilder的API参照如下：

https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/StringBuilder.html

回答上面抛出来的一个问题，如果StringBuffer和StringBuilder都作为局部变量（实际上也是我们最常见的使用场景）使用，在字符串拼接的性能孰优孰劣呢？

直接上代码：

int MAX = 100000;
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < MAX; i++) {
 stringBuffer.append(i);
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("coast time =" + (end - start));
StringBuilder builder = new StringBuilder();
long start_1 = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < MAX; i++) {
 builder.append(i);
}
long end_1 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("coast time_1 =" + (end_1 - start_1));

运行后发现，前者的消耗的时间大部分是比后者要长，故在实际代码中还是尽量使用StringBuilder吧。

最后列举一个常用的方法，不区分StringBuffer还是StringBuilder，因为这两个类除了线程安全之外，无他差别。

前面说到了这两个类的本质还是char数组，从代码中可以看到初始化时默认的长度为16，当插入的长度大于16时，数组的长度为字符串的长度+16为当前的数组的长度

public StringBuffer() {
 super(16);
}
public StringBuffer(String str) {
 super(str.length() + 16);
 append(str);
}

继续跟进代码

public AbstractStringBuilder append(String str) {
 if (str == null)
 return appendNull();
 int len = str.length();
 ensureCapacityInternal(count + len);
 str.getChars(0, len, value, count);
 count += len;
 return this;
}

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
 // overflow-conscious code
 if (minimumCapacity - value.length > 0) {
 value = Arrays.copyOf(value,
 newCapacity(minimumCapacity));
 }
}

最后查看Arrays的方法

public static char[] copyOf(char[] original, int newLength) {
 char[] copy = new char[newLength];
 System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
 Math.min(original.length, newLength));
 return copy;
}

发现这里会重新生成一个数组，也就是会开辟一个新的内存空间，把旧地址指向的值赋值给新地址，新增部分继续copy到新的数组完成一次拼接。

以上就是三者的一些分析，这里其实没有把StringBuffer和StringBuilder所有的方法讲的很全，只是起了一个引导的作用，相信你看了这部分的代码分析也就能够清晰的分析其他的方法了，希望对刚接触java的你有用