探秘Java中的StringStringBuilder以及StringBuffer
Posted IT·达人
tags:
篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了探秘Java中的StringStringBuilder以及StringBuffer相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
探秘Java中String、StringBuilder以及StringBuffer
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。
请尊重作者劳动成果,转载请标明转载地址:
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3778589.html
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:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
|
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:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
|
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:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
|
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
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:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
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:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
|
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
1
2
3
4
5
6
|
public StringBuilder insert( int index, char str[], int offset, int len) { super .insert(index, str, offset, len); return this ; } |
StringBuffer的insert方法:
1
2
3
4
5
6
|
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:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
|
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:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
|
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)+ 探秘Java中的StringStringBuilder以及StringBuffer(转载)
|