从为什么String=String谈到StringBuilder和StringBuffer

Posted 2020-07-07 IT·达人

前言

有这么一段代码：

1 public class TestMain
2 {
3     public static void main(String[] args)
4     {
5         String str0 = "123";
6         String str1 = "123";
7         System.out.println(str0 == str1);
8     }
9 }

运行结果是什么？答案当然是true。对，答案的确是true，但是这是为什么 呢？很多人第一反应肯定是两个"123"的String当然相等啊，这还要想。但是"=="在Java比较的根本不是两个对象的值，而是比较两个对象的引 用是否相等，和两个String都是"123"又有什么关系呢？或者我们把程序修改一下

1 public class TestMain
2 {
3     public static void main(String[] args)
4     {
5         String str2 = new String("234");
6         String str3 = new String("234");
7         System.out.println(str2 == str3);
8     }
9 }

这时候运行结果就是false了，因为尽管两个String对象都是"234"，但是str2和str3是两个不同的引用，所以返回的false。OK，围绕第一段代码返回true，第二段代码返回false，开始文章的内容。

 

为什么String=String？

在JVM中有一块区域叫做常量池，关于常量池，我在写虚拟机的时候有专门提到http://www.cnblogs.com/xrq730/p/4827590.html。 常量池中的数据是那些在编译期间被确定，并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。除了包含所有的8种基本数据类型（char、byte、 short、int、long、float、double、boolean）外，还有String及其数组的常量值，另外还有一些以文本形式出现的符号引 用。

Java栈的特点是存取速度快（比堆块），但是空间小，数据生命周期固定，只能生存到方法结束。我们定义的boolean b = true、char c = \'c\'、String str = “123”，这些语句，我们拆分为几部分来看：

1、true、c、123，这些等号右边的指的是编译期间可以被确定的内容，都被维护在常量池中

2、b、c、str这些等号左边第一个出现的指的是一个引用，引用的内容是等号右边数据在常量池中的地址

3、boolean、char、String这些是引用的类型

栈有一个特点，就是数据共享。 回到我们第一个例子，第五行String str0 = "123"，编译的时候，在常量池中创建了一个常量"123"，然后走第六行String str1 = "123"，先去常量池中找有没有这个"123"，发现有，str1也指向常量池中的"123"，所以第七行的str0 == str1返回的是true，因为str0和str1指向的都是常量池中的"123"这个字符串的地址。当然如果String str1 = "234"，就又不一样了，因为常量池中没有"234"，所以会在常量池中创建一个"234"，然后str1代表的是这个"234"的地址。分析了 String，其实其他基本数据类型也都是一样的：先看常量池中有没有要创建的数据，有就返回数据的地址，没有就创建一个。

第二个例 子呢？Java虚拟机的解释器每遇到一个new关键字，都会在堆内存中开辟一块内存来存放一个String对象，所以str2、str3指向的堆内存中虽 然存储的是相等的"234"，但是由于是两块不同的堆内存，因此str2 == str3返回的仍然是false，网上找到一张图表示一下这个概念：

 

为什么要使用StringBuilder和StringBuffer拼接字符串？

大家在开发中一定有一个原则是"利用StringBuilder和StringBuffer拼接字符串"，但是为什么呢？用一段代码来分析一下：

 1 public class TestMain
 2 {
 3     public static void main(String[] args)
 4     {
 5         String str = "111";
 6         str += "222";
 7         str += "111";
 8         str += "444";
 9         System.out.println(str);
10     }
11 }

分析一下代码运行过程：

1、第5行，去常量池中找"111"，没找到，常量池中创建一个，str指向常量池中的“111”

2、第6行，去常量池中找拼接后的"111222"，没找到，常量池中创建一个，str指向常量池中的“111222”

3、第7行，去常量池中找拼接后的"111222111"，没找到，常量池中创建一个，str指向常量池中的“111222111”

4、第8行，去常量池中找拼接后的"111222111444"，没找到，常量池中创建一个，str指向常量池中的“111222111444”

看到了吧，这就是String拼接字符串的坏处。我们最终只需要"111222111444"，但是却给我们在常量池中创建了这么多中间常量"111"、"111222"、"111222111"。这意味着，用String拼接字符串可能会导致常量池中产生大量的无用的常量（万一创建的常量池中本身就有呢），消耗内存空间，虽然一两个String不算什么，但是积少成多，代码中各个地方都使用String拼接字符串，那就是极大的消耗。

同时，这就是要使用StringBuilder和StringBuffer的原因，以StringBuilder为例：

 1 public class TestMain
 2 {
 3     public static void main(String[] args)
 4     {
 5         StringBuilder sb = new StringBuilder("111");
 6         sb.append("222");
 7         sb.append("111");
 8         sb.append("111");
 9         sb.append("444");
10         System.out.println(sb.toString());
11     }
12 }

StringBuffer和StringBuilder原理一样，无非是在底层维 护了一个char数组，每次append的时候就往char数组里面放字符而已，在最终sb.toString()的时候，用一个new String()方法把char数组里面的内容都转成String，这样，常量池中创建了一个最终产生的String，在需要对字符串进行拼接尤其是大量 拼接的地方，大量地节省常量池的空间。

StringBuffer和StringBuilder用法一模一样，唯一的区别只是StringBuffer是线程安全的，它对所有方法都做了同步，StringBuilder是线程非安全的，所以在不涉及线程安全的场景，比如方法内部，尽量使用StringBuilder，避免同步带来的消耗。另外，StringBuffer和StringBuilder还有一个优化点，如果可以估计到要拼接的字符串的长度的话，尽量利用构造函数指定他们的长度，避免数组扩容带来的消耗，这个之后写List的时候会专门写到。

 

小心陷阱

虽然说不要用"+"拼接字符串，因为会产生大量的无用常量，但也不是不可以，比如可以使用以下的方式：

1 public class TestMain
2 {
3     public static void main(String[] args)
4     {
5         String str = "111" + "222" + "333" + "444";
6         System.out.println(str);
7     }
8 }

这么做，实际上编译的时候，Java会把"111"、"222"、"333"、"444"都拼接直接拼接在一起当作一整个字符串来看，然后给str，实际上这样，在常量池中只有一个"111222333444"，并不会产生无用的常量。不过这么写得很少，主要原因有两点：

1、例子比较简单，但实际上大量的“+”会导致代码的可读性非常差

2、待拼接的内容可能从各种地方获取，比如调用接口、从.properties文件中、从.xml文件中，这样的场景下尽管用多个“+”的方式也不是不可以，但会造成不方便