String StringBuffer StringBuilder详细分析和面试题

转自：
作者：海子
出处：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/
对其中一些地方加入了自己的思考和整理，供自己和同学们学习参考。

要说Java中什么哪个类用的最频繁，要数String类了。关于String 、StringBuffer、StringBuilder是有必要详细研究一下的。

从String类源码中了解String

根据源码，可以得到：

1. String类是final类，表示终态类，不可继承，不可修改。早期，被final修饰的方法会被转化为内嵌调用以提升效率，Java SE5/6以后，该方式被摒弃。故，这样定义的原因是不想让该方法被覆盖。
2. String类是通过char数组保存字符串。
   再看看substring()方法和concat()方法：
   
   
   对String对象的任何改变都不会影响原有对象，任何改变对象的操作都会生成一个新的对象，这一点从成员方法value用final修饰，可以看出。

StringBuffer

由于源码冗长，不截图展示了，有兴趣的同学自己去查看，我是查看方法。
StringBuffer类也被定义成final类，与String类相同。但是StringBuffer类对象的字符序列是可修改的，类本身写好了方法改变序列类容和长度。并且StringBuffer是线程安全的，类的各个方法都用synchronized修饰。可以这样理解StringBuffer类：可修改的String，并且线程安全。（线程安全带来的缺点是效率相对StringBuilder而言更低）

StringBuilder

JDK官方文档里是这样说的：一个可变的字符序列。 此类提供与StringBuffer的API，但不保证同步。 此类设计用作简易替换为StringBuffer在正在使用由单个线程字符串缓冲区的地方（如通常是这种情况）。 在可能的情况下，建议使用这个类别优先于StringBuffer ，因为它在大多数实现中将更快。 简单来说：StringBuilder是StringBuffer的特殊优化版本，不考虑线程安全，效率最高。

JVM的主动优化

public class solution{
	public static void main(String[] args){
		String str = "hello";
		for(int i=0;i<10000;i++){
			str+= "world";
		}
	}
}

str+= "world"会被JVM优化成：

	StringBuilder str = new StringBuilder(string);
	str.append("hello");
	str.toString();

性能总结

1. 对于直接相加字符串，效率很高，因为在编译器便确定了它的值，也就是说形如"I"+“love”+“java”;的字符串相加，在编译期间便被优化成了"Ilovejava"。这个可以用javap -c命令反编译生成的class文件进行验证。对于间接相加（即包含字符串引用），形如s1+s2+s3; 效率要比直接相加低，因为在编译器不会对引用变量进行优化。
2. String、StringBuilder、StringBuffer三者的执行效率：
   StringBuilder > StringBuffer > String
   当然这个是相对的，不一定在所有情况下都是这样。比如String str = “hello”+ "world"的效率就比 StringBuilder st = new StringBuilder().append(“hello”).append(“world”)要高。

因此，这三个类是各有利弊，应当根据不同的情况来进行选择使用：当字符串相加操作或者改动较少的情况下，建议使用 String str="hello"这种形式；当字符串相加操作较多的情况下，建议使用StringBuilder，如果采用了多线程，则使用StringBuffer。

常见面试题

1. 下面这段代码的输出结果是什么？

   String a = "hello2"; 
   String b = "hello" + 2; 　　
   System.out.println((a == b));

答：true。为什么呢？因为"hello" + 2在编译期间被优化成了"hello2"，故运行期间a、b指向的是保存在常量池中的同一对象。

2. 下面这段代码的输出结果是什么？

	String a = "hello2"; 
	String b = "hello"; 
	String c = b + 2;
	System.out.println((a == c));

答：false。由于有引用符号的存在，所有b + 2不会再编译期间被优化，不会吧b + 2当做字面常亮来处理，这种生成对象是保存在堆上。而a的对象是在常量池中。故a和c指向的并不是同一个对象。

3. 下面这段代码的输出结果是什么？

	String a = "hello2";
	final String b = "hello";   
	String c = b + 2;       
	System.out.println((a == c));

答：true。对于被final修饰的变量，会在class文件常量池中保存一个副本，也就是说不会通过连接而进行访问，对final变量的访问在编译期间都会直接被替代为真实的值。那么String c = b + 2;在编译期间就会被优化成：String c = “hello” + 2。

4. 下面这段代码输出结果为：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "hello2";
        final String b = getHello();
        String c = b + 2;
        System.out.println((a == c));
    }
     
    public static String getHello() {
        return "hello";
    }
}

答：false。这里面虽然将b用final修饰了，但是由于其赋值是通过方法调用返回的，那么它的值只能在运行期间确定，因此a和c指向的不是同一个对象。

5. 下面这段代码的输出结果是什么？

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "hello";
        String b =  new String("hello");
        String c =  new String("hello");
        String d = b.intern();
         
        System.out.println(a==b);
        System.out.println(b==c);
        System.out.println(b==d);
        System.out.println(a==d);
    }
}

答：false false false true。在String类中，intern方法（intern详解）是一个本地方法，在JAVA SE6之前，intern方法会在运行时常量池中查找是否存在内容相同的字符串，如果存在则返回指向该字符串的引用，如果不存在，则会将该字符串入池，并返回一个指向该字符串的引用。因此，a和d指向的是同一个对象。