String,StringBuilder和StringBuffer

1.String特性

1.1 不可變

它是Immutable類,被聲明爲final class,所有屬性也是final的, 其拼接、裁剪等操作都會產生新的String對象。不可變的主要作用在於當一個對象需要被多線程共享,並且訪問頻繁時,可以省略同步和鎖等待的時間,從而大幅度提高系統性能。不可變模式是一個可以提高多線程程序的性能,降低多線程程序複雜度的設計模式。所以String是原生線程安全的。

1.2 字符串常量池

String在Java世界中使用過於頻繁,隊系統性能的影響權重很大,所以JVM有針對性的優化。爲了節約內存空間,防止相同字符串反覆出現,避免創建重讀字符串,引入了緩存字符串常量池,其機制涉及到String的創建方式。

  1. 通過直接量給String對象引用賦值來創建一個字符串時,JVM首先檢查池中是否有值相同的字符串對象,如果有則不需要創建直接從池中剛查找到的對象引用;如果沒有則在池中新建字符串對象,返回對象引用,並且將新創建的對象放入池中。
  2. 採用new關鍵字新建一個字符串對象時,JVM首先檢查池中有沒有"xyz"這個字符串對象,如果有,則直接在堆中創建一個"xyz"字符串對象 ,不會把對象放入池中。如果沒有,則首先在字符串池中創建一個"xyz"字符串對象,然後再在堆中創建一個"xyz"字符串對象
  3. Intern()方法。String提供了inter()顯示方法提示JVM緩存字符串。 調用此方法後,如果池已經包含一個等於此String對象的字符串(equals(oject)),則返回池中的字符串。否則,將此String對象添加到池中,並返回此String對象的引用。
String str1 = "123"; //通過直接量賦值方式,放入字符串常量池  
String str2 = new String(123);//通過new方式賦值方式,不放入字符串常量池

String s3 = new String("xyz");//通過new方式賦值方式,先在常量池創建xyz,再從堆中創建string對象,並將引用付給s3
String s4 = new String("xyz");//從堆中創建string對象,並將引用付給s4
System.out.println(s3==s4); //s3 != s4

2.StringBuilder和StringBuffer

兩者都是實現AbstractStringBuilder抽象類,擁有幾乎一致對外提供的調用接口。

2.1 區別

  1. String、StringBuilder和StringBuffer的在內存中的存儲方式相同,不同點是StringBufer/StringBuilder對象的值是可以改變的,並且值改變以後,對象引用不會發生改變。
  2. 兩者對象在構造過程中,首先按照默認大小申請一個字符數組,由於會不斷加入新數據,當超過默認大小後,會創建一個更大的數組,並將原先的數組內容複製過來,再丟棄舊的數組。因此,對於較大對象的擴容會涉及大量的內存複製操作,如果能夠預先評估大小,可提升性能。
  3. StringBufer是線程安全的,但是StringBuilder是線程不安全的。StringBufer類中方法定義前面都會有synchronize關鍵字加鎖,性能要遠低於StringBuilder。

2.2 應用場景

  1. 在字符串內容不經常發生變化的業務場景優先使用String類。例如:常量聲明、少量的字符串拼接操作等。
  2. 如果有大量的字符串內容拼接,避免使用String與String之間的“+”操作,因爲這樣會產生大量無用的中間對象,耗費空間且執行效率低下(新建對象、回收對象花費大量時間)。
  3. 在頻繁進行字符串的運算(如拼接、替換、刪除等),並且運行在多線程環境下,建議使用StringBufer,例如XML解析、HTTP參數解析與封裝。運行在單線程環境下,建議使用StringBuilder,例如SQL語句拼裝、JSON封裝等。

參考
《Java核心技術36講》
《深入理解JVM虛擬機》

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