Java中StringBuilder和StringBuffer的区别

技术背景

在Java编程里，字符串处理是常见操作。String类对象是不可变的，每次对String对象进行修改都会创建新的String对象，这在频繁修改字符串时会消耗大量内存和性能。为解决此问题，Java提供了StringBuffer和StringBuilder类，它们都是可变的字符序列。

实现步骤

1. 基本使用

// 使用StringBuffer
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer("Hello");
stringBuffer.append(" World");
System.out.println(stringBuffer.toString());

// 使用StringBuilder
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("Hello");
stringBuilder.append(" World");
System.out.println(stringBuilder.toString());

2. 多线程环境下使用

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 使用StringBuffer
        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    stringBuffer.append("a");
                }
            });
        }
        executorService.shutdown();
        executorService.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
        System.out.println("StringBuffer length: " + stringBuffer.length());

        // 使用StringBuilder
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    stringBuilder.append("a");
                }
            });
        }
        executorService.shutdown();
        executorService.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
        System.out.println("StringBuilder length: " + stringBuilder.length());
    }
}

核心代码

StringBuffer核心方法（部分）

public class StringBuffer extends AbstractStringBuilder implements java.io.Serializable, CharSequence {
    public synchronized StringBuffer append(Object obj) {
        super.append(String.valueOf(obj));
        return this;
    }

    public synchronized StringBuffer append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }
}

StringBuilder核心方法（部分）

public final class StringBuilder extends AbstractStringBuilder implements java.io.Serializable, CharSequence {
    public StringBuilder append(Object obj) {
        return append(String.valueOf(obj));
    }

    public StringBuilder append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }
}

最佳实践

• 单线程环境：若代码仅在单线程环境运行，推荐使用StringBuilder，因其不进行同步操作，性能更佳。

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    sb.append(i);
}
String result = sb.toString();

• 多线程环境：若代码在多线程环境运行，且多个线程会同时访问和修改字符串，应使用StringBuffer。

StringBuffer sb = new StringBuffer();
Runnable task = () -> {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        sb.append(i);
    }
};
Thread t1 = new Thread(task);
Thread t2 = new Thread(task);
t1.start();
t2.start();

常见问题

1. StringBuffer是否绝对线程安全？

StringBuffer的单个方法是线程安全的，但如果涉及多个操作的组合，仍需外部同步。例如，先调用append再调用toString，在多线程环境下可能出现问题。

2. 性能差异是否显著？

在单线程环境下，StringBuilder性能通常优于StringBuffer，因为StringBuffer的同步操作会带来一定性能开销。但在某些JVM优化场景下，两者性能差异可能不明显。在多线程环境下，若使用StringBuilder不进行同步，可能会导致数据不一致问题。