JDK源码分析-StringBuffer和StringBuilder

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一.总览

StringBuffer 是在JDK1.0就引入了，因为String的不可变性（为什么Java中String是不可变的），字符串的拼接和裁剪等功能就会产生新的String对象，所以对性能有很大影响。 StringBuffer 是为解决上面提到拼接产生太多中间对象的问题而提供的一个类，我们可以用 append 或者 add 方法，把字符串添加到已有序列的末尾或者指定位置。StringBuffer 本质是一个线程安全的可修改字符序列，它保证了线程安全，也随之带来了额外的性能开销。 StringBuilder是在JDK1.5引入的，在功能上和StringBuffer没有区别，但是去掉了线程安全部分，也就有效的减小了性能开销。

二.相同点

2.1 StringBuffer和StringBuilder有相同的继承结构

他们都继承了AbstractStringBuilder类，都实现了Serializable和CharSequence接口 stringbuffer-and-stringbuilder

2.2 StringBuffer和StringBuilder都是可变对象

他们底层都是利用可修改的char[]数据来存储对象（JDK1.9中是byte数组），且数组的最大长度MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8。默认初始长度为16，每次append()的时候，都会校验当前数组长度是否足够，如果不够就会扩容。扩容会产生多重开销，因为要抛弃原有数组，创建新的数组（从源码newCapacity中看出，数组扩容是2*n+2），然后进行 arraycopy

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

    private int newCapacity(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int newCapacity = (value.length << 1) + 2;
        if (newCapacity - minCapacity < 0) {
            newCapacity = minCapacity;
        }
        return (newCapacity <= 0 || MAX_ARRAY_SIZE - newCapacity < 0)
            ? hugeCapacity(minCapacity)
            : newCapacity;
    }

三.不同点

StringBuffer的所有方法都加上了synchronized方法，因此是线程安全的；StringBuilder的所有方法和StringBuffer相同，只是少了synchronized修饰，因此不是线程安全的，但是性能更好，所以在不要求线程安全的条件下，推荐使用StringBuilder

3.1 StringBuffer和StringBuilder性能测试

在较小数据量的情况下，二者差别不大

@State(Scope.Benchmark)
public static class MyState {
    int iterations = 1000;
    String initial = "abc";
    String suffix = "def";
}
 
@Benchmark
public StringBuffer benchmarkStringBuffer(MyState state) {
    StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(state.initial);
    for (int i = 0; i < state.iterations; i++) {
        stringBuffer.append(state.suffix);
    }
    return stringBuffer;
}
 
@Benchmark
public StringBuilder benchmarkStringBuilder(MyState state) {
    StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(state.initial);
    for (int i = 0; i < state.iterations; i++) {
        stringBuilder.append(state.suffix);
    }
    return stringBuilder;
}

使用默认的Throughput模式，单位时间次数如下：

Benchmark                                          Mode  Cnt      Score      Error  Units
StringBufferStringBuilder.benchmarkStringBuffer   thrpt  200  86169.834 ±  972.477  ops/s
StringBufferStringBuilder.benchmarkStringBuilder  thrpt  200  91076.952 ± 2818.028  ops/s

当把循环次数从1000增加到10000结果如下：

Benchmark                                          Mode  Cnt   Score   Error  Units
StringBufferStringBuilder.benchmarkStringBuffer   thrpt  200  77.178 ± 0.898  ops/s
StringBufferStringBuilder.benchmarkStringBuilder  thrpt  200  85.769 ± 1.966  ops/s

四.总结

StringBuffer是线程安全的，但是效率低
StringBuilder非线程安全，效率稍高