java中String、StringBuffer、StringBuilder的底层原理

java中经常说String是不可变的，那么为什么是不可变的呢？下面说一下可变与不可变。

1.可变与不可变

下面是jdk1.8中String类的部分实现源码

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

从源码可以看出String类中使用字符数据保存字符串，使用final修饰符，所有可以知道String对象是不可变。

下面是jdk1.8中AbstractStringBuilder的部分源码

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
    /**
     * The value is used for character storage.
     */
    char[] value;

    /**
     * The count is the number of characters used.
     */
    int count;

jdk1.8 StringBuilder部分源码

public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{

    /** use serialVersionUID for interoperability */
    static final long serialVersionUID = 4383685877147921099L;

    /**
     * Constructs a string builder with no characters in it and an
     * initial capacity of 16 characters.
     */
    public StringBuilder() {
        super(16);
    }

jdk1.8 StringBuffer部分源码

public final class StringBuffer
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{

    /**
     * A cache of the last value returned by toString. Cleared
     * whenever the StringBuffer is modified.
     */
    private transient char[] toStringCache;

    /** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
    static final long serialVersionUID = 3388685877147921107L;

    /**
     * Constructs a string buffer with no characters in it and an
     * initial capacity of 16 characters.
     */
    public StringBuffer() {
        super(16);
    }

从源码可以看出，StringBuilder与StringBuffer都继承自抽象类AbstractStringBuilder，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串，如下就是,可知这两种对象都是可变的。

 char[] value;

2.是否线程安全

String对象有final修饰，是不可变的，也可以理解为常量，显然是线程安全的。
AbstractStringBuilder是StringBuilder与StringBuffer的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如expandCapacity(),append(),insert(),indexOf()等公共方法。
StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。看如下源码

   @Override
    public synchronized String substring(int start, int end) {
        return super.substring(start, end);
    }

    /**
     * @throws StringIndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     * @since      1.2
     */
    @Override
    public synchronized StringBuffer insert(int index, char[] str, int offset,
                                            int len)
    {
        toStringCache = null;
        super.insert(index, str, offset, len);
        return this;
    }

    public int indexOf(String str) {
       return indexOf(str, 0);        //存在 public synchronized int indexOf(String str, int fromIndex) 方法
 }

而StringBuilder并没有对方法进行加同步锁，所以StringBuilder是非线程安全的。

3.StringBuilder与StringBuffer共同点

StringBuilder与StringBuffer有公共父类AbstractStringBuilder(抽象类)。

抽象类与接口的其中一个区别是：抽象类中可以定义一些子类的公共方法，子类只需要增加新的功能，不需要重复写已经存在的方法；而接口中只是对方法的申明和常量的定义。

StringBuilder、StringBuffer的方法都会调用AbstractStringBuilder中的公共方法，如super.append(...)。只是StringBuffer会在方法上加synchronized关键字，进行同步。

最后，如果程序不是多线程的，那么使用StringBuilder效率高于StringBuffer。