java核心（十）：String、StringBuffer、StringBuilder三者间的区别

一、可变与不可变的底层实现

String类中使用字符数组保存字符串，因为字符数组使用了“final”修饰符，所以可以知道string对象是不可变的。

/** The value is used for character storage. */
private final char value[];

StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串，但没有被“final”修饰，可知这两种对象都是可变的。

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

    ......
}

二、是否多线程安全

String中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，显然线程安全。
StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的
StringBuilder并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。

　　解析：AbstractStringBuilder是StringBuilder与StringBuffer的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如expandCapacity、append、insert、indexOf等公共方法。StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。看如下源码：

public synchronized StringBuffer reverse() {
     super.reverse();
     return this;
}
 
public int indexOf(String str) {
     return indexOf(str, 0);        
     //存在 public synchronized int indexOf(String str, int fromIndex) 方法
}

三、StringBuilder与StringBuffer的区别

StringBuilder与StringBuffer有公共父类AbstractStringBuilder(抽象类)。
StringBuilder、StringBuffer的方法都会调用AbstractStringBuilder中的公共方法，如super.append(...)。只是StringBuffer会在方法上加synchronized关键字，进行同步。
如果程序不是多线程的，那么使用StringBuilder效率高于StringBuffer。

　　注：抽象类与接口的其中一个区别是：抽象类中可以定义一些子类的公共方法，子类只需要增加新的功能，不需要重复写已经存在的方法；而接口中只是对方法的申明和常量的定义。

四、String,StringBuilder,StringBuffer的区别总结

1、运行速度：StringBuilder > StringBuffer > String

String为字符串常量，而StringBuilder和StringBuffer均为字符串变量，即String对象一旦创建之后该对象是不可更改的，但后两者的对象是变量，是可以更改的。Java中对String对象进行的操作实际上是一个不断创建新的对象并且将旧的对象回收的一个过程，所以执行速度很慢。而StringBuilder和StringBuffer的对象是变量，对变量进行操作就是直接对该对象进行更改，而不进行创建和回收的操作，所以速度要比String快很多。

2、线程安全: StringBuilder是线程不安全的，而StringBuffer是线程安全的

如果一个StringBuffer对象在字符串缓冲区被多个线程使用时，StringBuffer中很多方法可以带有synchronized关键字，所以可以保证线程是安全的，但StringBuilder的方法则没有该关键字，所以不能保证线程安全，有可能会出现一些错误的操作。所以如果要进行的操作是多线程的，那么就要使用StringBuffer，但是在单线程的情况下，还是建议使用速度比较快的StringBuilder。

3、使用场景

String：适用于少量的字符串操作的情况
StringBuilder：适用于单线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况
StringBuffer：适用多线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况

五、测试三者的运行速度

package com.study.String;

import java.util.Calendar;

public class TestString {

    public static void main(String[] args) {
        testTime(10000);
        testTime(100000);
        testTime(1000000);
    }
    
    public static void testTime(int period){
        //测试String的运行速度
        long startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
        String str = "";
        for(int i = 0; i <period; i++){
            String temp = "a";
            str += temp;
        }
        long endTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
        System.out.println("用时："+(endTime - startTime));

        //测试StringBuffer的运行速度
        startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
        StringBuffer sBuffer = new StringBuffer("");
        for(int i = 0; i <period; i++){
            String temp = "a";
            sBuffer.append(temp);
        }
        endTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
        System.out.println("用时："+(endTime - startTime));

        //测试StringBuilder的运行速度
        startTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
        StringBuilder sBuilder = new StringBuilder("");
        for(int i = 0; i <period; i++){
            String temp = "a";
            sBuilder.append(temp);
        }
        endTime = Calendar.getInstance().getTimeInMillis();
        System.out.println("用时："+(endTime - startTime));

    }

}

运行结果：
一、period = 10,000
String用时：        121
StringBuffer用时：  1
StringBuilder用时： 1

二、period = 100,000
String用时：       3468
StringBuffer用时： 3
StringBuilder用时：2

三、period = 1,000,000
String用时：       147957
StringBuffer用时： 5
StringBuilder用时：4