String、StringBuffer、StringBuilder之间的关系

在Java中，我们有三种存储字符串的方式：String、StringBuffer、StringBuilder。这篇文章主要是整理一下他们各自的优缺点和使用场景。该问题也是面试中常常被问到的基础知识。

它们之间的关系图如下：

String、StringBuffer、StringBuilder之间的关系_第1张图片

image

1.三者区别

1.1 是否可变

String定义的字符串不可被改变。每次对String对象进行改变的时候，其实是Java新创建了一个对象，然后将之前的指针指向的新的对象。这样做不仅浪费了很多空间，还降低了效率。
而StringBuilder和StringBuffer是可变对象。它们都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串。因此他们的类创建的字符串对象能够被多次修改，而不产生新的未使用对象。他们俩可使用的方法也是相同的。

1.2 线程安全

StringBuilder是线程不安全的，StringBuffer是线程安全的。因此单线程下使用StringBuilder会效率更高，多线程下使用StringBuffer会效率更高。操作小数据的话，还是String效率高。

1.3 应用场景

String使用场景：

字符串内容不长发生改变的业务场景
比如：常量声明、少量字符串拼接

StringBuffer应用场景：

频繁进行字符串运算时（拼接、替换、删除）
多线程时、因为它支持线程安全
比如：XML解析、HTTP参数的解析与封装

StringBuilder应用场景：

频繁进行字符串运算时（拼接、替换、删除）
单线程时，因为它不支持线程安全
比如：SQL语句拼接、Json数据封装

2.StringBuffer

了解StringBuffer之前，我们先回顾一下String的特点，String字符串一旦定义就不能修改也不能扩充的，而且，当使用连接符对字符串进行拼接的时候java会为字符串新开辟空间，这样就造成了空间的浪费。

为此StringBuffer作为解决方案应运而生，他是线程安全的可变字符序列。他是一个用final修饰的类，它继承于Object，实现了两个接口。该接口定义后内容可变，大小可变，使用拼接不会产生新的空间。他就类似于一个字符串的缓冲区。

2.1 容量和长度

StringBuffer有两个属性，一个是容量，一个是当前长度。容量代表的是能容纳多大的字符串，默认是16个字符大小。

2.2 构造方法

它有三个构造方法，一个是无参的（最常用），一个是传入整型参数的，用于指定容量，指定了多少，容量就变成多少。一个是字符串参数的，用于指定内容，容量是16+参数的长度。

new StringBuffer(); //容量为16
new StringBuffer(int capacity); //容量是int
new StringBuffer(String str);   //容量是str.length()+16

2.3 常用方法

append：追加

可以将任意的类型的数据添加到字符串的缓冲区，返回值是StringBuffer，就是它缓冲区本身。

StringBuffer sb = new StringBuffer();
StringBuffer sb1 = sb.append("hello");
System.out.println(sb); //输出hello
System.out.println(sb1); //输出hello
System.out.println(sb == sb1); //输出true

因此，直接sb.append()即可，无需使用引用进行接收。

StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append(true).append(123).append("heihei");   //链式编程
System.out.println(sb);                         //输出true123heihei

insert：插入

此方法可指定位置插入任意类型数据。从0开始计数。

sb.insert(5,"world");

deleteCharAt：删除指定位置的一个字符

public StringBuffer deleteCharAt(int index);

delete(int start, int end )：删除指定长度字符串

public StringBuffer delete(int start, int end);

replace(int start, int end, String str)：替换指定位置、长度字符串

public StringBuffer replace(int start, int end, String str);

reverse()：翻转

public StringBuffer reverse();

字符串截取

public String substring(int start); //从start开始截取直到最后
pubic String substring(int start, int end); //从start截取，到end结束

注意返回的是字符串

2.4 String到StringBuffer的转换

错误转换方式：

StringBuffer sb = "hello";
Stringbuffer sb = s;

正确的方式：

StringBuffer sb = new StringBuffer(s);
StringBuffer sb1 = new Stringbuffer();
sb1.append(s)

2.5 StringBuffer到String的转换

1.通过构造方法

String str = new String(buffer)

2.通过toString()

String str = buffer.toString()

任何引用类型调用toString都可以转换成字符串。

2.6 String与StringBuffer作为形参传递的不同

对于基本数据类型来说，形参的改变不影响实参，但是对于引用数据类型来说，形参的改变直接改变了实际的参数。

但是字符串虽然是引用类型，但他是比较特殊的，因为它是常量，存储在字符串常量池中。是一种特殊的引用类型，我们可以将它是为基本数据类型，所以当字符串作为形参的时候，形参改变但实参是不改变的。

StringBuffer是正常的引用类型，形参改变则实参改变。

3.可变原理

StringBuffer（始于 JDK 1.0 ）和StringBuilder（始于 JDK 1.5）都是为了提高字符串的拼接效率，直接使用String的+进行拼接的话JVM会创建多个字符串对象，造成开销浪费。他俩用法一样，只不过Buffer是线程安全，Builder是线程不安全的。

String源码中有一个成员是，使用了final修饰，意思是不能更改：

private final char value[];

而Buffer和Builder的成员同样也是一个字符数组，但是没有使用final修饰：

char value[];

所以这就是可变和不可变的基础和前提。

当要存入字符串的长度+value的长度-value的长度>0的时候，说明，此时的容量已经不足以装下新的字符串了。然后Java会将原来的字符数组复制一份（使用的是str.getchars()），然后开辟一个新的数组，赋予新的容量，该容量是str.length()+value，最后return this，返回当前对象。返回当前对象的好处就是可以写成链式编程。
String只要已添加就去开辟新对象，而Buffer和Builder只有在容量不够的时候才去开辟新对象。

4.注意事项

StringBuilder sb1 = new StringBuilder("abc");
StringBuilder sb2 = new StringBuilder("abc");

System.out.println(sb1 == sb2);//false
System.out.println(sb1.equals(sb2));//false

第一个返回的是false是因为它比较的是对象的地址值，而第二个返回的是false是因为StringBuilder没有重写equals方法，使用的是Object的比较方式，也就是比较地址值。所以，要想用值来比较，应该重写equals方法。

String str1 = "abc";
StringBuilder sb1 = new StringBuilder("abc");
System.out.println(str1.equals(sb1));//false

虽然string重写了equals方法，但是，sb1对象不是String类的实例，所以返回的也是false.

参考：

https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/string01.html