深入理解String、StringBuffer、StringBuilder区别和源码实现

区别
1、String是常量，而StringBuilder，StringBuffer是变量，
2、StringBuffer 与 StringBuilder 中的方法和功能完全是等价的，
3、只是StringBuffer 中的方法大都采用了 synchronized 关键字进行修饰，因此是线程安全的，
而 StringBuilder 没有这个修饰，可以被认为是线程不安全的。
4、在单线程程序下，StringBuilder效率更快，因为它不需要加锁，不具备多线程安全
而StringBuffer则每次都需要判断锁，效率相对更低

JVM内部String+的实现
StringBuffer 始于 JDK 1.0
StringBuilder 始于 JDK 1.5
从 JDK 1.5 开始，带有字符串变量的连接操作（+），JVM 内部采用的是
StringBuilder 来实现的，而之前这个操作是采用 StringBuffer 实现的。

StringBuilder实现原理

StringBuilder类继承自AbstractStringBuilder抽象类，实现Serializable序列化接口和CharSequence接口。

AbstractStringBuilder抽象类实现Appendabel，CharSequence接口。

通过length()和capacity来获取对应的总容量和已经使用的容量

StringBuilder初始化及扩容机制
1.StringBuilder()的初始容量为16个字符，当该对象的实体存放的字符的长度大于16时，实体容量就自动增加。
2.StringBuilder(int size)可以指定分配给该对象的实体的初始容量参数为参数size指定的字符个数。当该对象的实体存放的字符序列的长度大于size个字符时，实体的容量就自动的增加。以便存放所增加的字符。
3.StringBuilder(String s)可以指定给对象的实体的初始容量为参数字符串s的长度额外再加16个字符。当该对象的实体存放的字符序列长度大于size个字符时，实体的容量自动的增加，以便存放所增加的字符。

扩容算法：
使用append()方法在字符串后面追加东西的时候，如果长度超过了该字符串存储空间大小了就需要进行扩容：构建新的存储空间更大的字符串，将旧的复制过去；
其具体的算法都是调用AbstractStringBuilder中的方法；

在进行字符串append添加的时候，会先计算添加后字符串大小，传入一个方法：ensureCapacityInternal 这个方法进行是否扩容的判断，需要扩容就调用newCapacity方法进行扩容
尝试将新容量扩为大小变成2倍+2 if 判断一下 容量如果不够，直接扩充到需要的容量大小。

StringBuffer的实现原理
StringBuffer也是继承AbstractStringBuilder的，只是其在重写父类的方法的时候加上了synchronized关键字，使得StringBuffer的方法变成了线程安全的方法

String使用场景：

public static void main(String[] args) {  
        /** 
         * 情景一：字符串池 
         * JAVA虚拟机(JVM)中存在着一个字符串池，其中保存着很多String对象; 
         * 并且可以被共享使用，因此它提高了效率。 
         * 由于String类是final的，它的值一经创建就不可改变。 
         * 字符串池由String类维护，我们可以调用intern()方法来访问字符串池。  
         */  
        String s1 = "abc";     
        //↑ 在字符串池创建了一个对象  
        String s2 = "abc";     
        //↑ 字符串pool已经存在对象“abc”(共享),所以创建0个对象，累计创建一个对象  
        System.out.println("s1 == s2 : "+(s1==s2));    
        //↑ true 指向同一个对象，  
        System.out.println("s1.equals(s2) : " + (s1.equals(s2)));    
        //↑ true  值相等  
        //↑------------------------------------------------------over  
        /** 
         * 情景二：关于new String("") 
         *  
         */  
        String s3 = new String("abc");  
        //↑ 创建了两个对象，一个存放在字符串池中，一个存在与堆区中；  
        //↑ 还有一个对象引用s3存放在栈中  
        String s4 = new String("abc");  
        //↑ 字符串池中已经存在“abc”对象，所以只在堆中创建了一个对象  
        System.out.println("s3 == s4 : "+(s3==s4));  
        //↑false   s3和s4栈区的地址不同，指向堆区的不同地址；  
        System.out.println("s3.equals(s4) : "+(s3.equals(s4)));  
        //↑true  s3和s4的值相同  
        System.out.println("s1 == s3 : "+(s1==s3));  
        //↑false 存放的地区多不同，一个栈区，一个堆区  
        System.out.println("s1.equals(s3) : "+(s1.equals(s3)));  
        //↑true  值相同  
        //↑------------------------------------------------------over  
        /** 
         * 情景三：  
         * 由于常量的值在编译的时候就被确定(优化)了。 
         * 在这里，"ab"和"cd"都是常量，因此变量str3的值在编译时就可以确定。 
         * 这行代码编译后的效果等同于： String str3 = "abcd"; 
         */  
        String str1 = "ab" + "cd";  //1个对象  
        String str11 = "abcd";   
        System.out.println("str1 = str11 : "+ (str1 == str11));  
        //↑------------------------------------------------------over  
        /** 
         * 情景四：  
         * 局部变量str2,str3存储的是存储两个拘留字符串对象(intern字符串对象)的地址。 
         *  
         * 第三行代码原理(str2+str3)： 
         * 运行期JVM首先会在堆中创建一个StringBuilder类， 
         * 同时用str2指向的拘留字符串对象完成初始化， 
         * 然后调用append方法完成对str3所指向的拘留字符串的合并， 
         * 接着调用StringBuilder的toString()方法在堆中创建一个String对象， 
         * 最后将刚生成的String对象的堆地址存放在局部变量str3中。 
         *  
         * 而str5存储的是字符串池中"abcd"所对应的拘留字符串对象的地址。 
         * str4与str5地址当然不一样了。 
         *  
         * 内存中实际上有五个字符串对象： 
         *       三个拘留字符串对象、一个String对象和一个StringBuilder对象。 
         */  
        String str2 = "ab";  //1个对象  
        String str3 = "cd";  //1个对象                                         
        String str4 = str2+str3;                                        
        String str5 = "abcd";    
        System.out.println("str4 = str5 : " + (str4==str5)); // false  
        //↑------------------------------------------------------over  
        /** 
         * 情景五： 
         *  JAVA编译器对string + 基本类型/常量 是当成常量表达式直接求值来优化的。 
         *  运行期的两个string相加，会产生新的对象的，存储在堆(heap)中 
         */  
        String str6 = "b";  
        String str7 = "a" + str6;  
        String str67 = "ab";  
        System.out.println("str7 = str67 : "+ (str7 == str67));  
        //↑str6为变量，在运行期才会被解析。  
        final String str8 = "b";  
        String str9 = "a" + str8;  
        String str89 = "ab";  
        System.out.println("str9 = str89 : "+ (str9 == str89));  
        //↑str8为常量变量，编译期会被优化  
        //↑------------------------------------------------------over  
    }