String、StringBuilder、StringBuffer三者区别

在Java的开发过程中，使用频率最高的就是String字符串，但由于在字符串存储和拼接的过程中，涉及到很多场景需要因地制宜的选用StringBuider与StringBuffer。
我们先来聊一聊String，由源码引入话题：
Java8中的String源码

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence {
    private final char value[];
  //...
}

我们从源码中可以总结出如下几点内容：

1. String类被final关键字修饰，意味着它不可被继承；
2. String的底层采用了final修饰的char数组，意味着它的不可变性；
3. 实现了Serializable接口意味着它支持序列化；
4. 实现了Comparable接口，意味着字符串的比较可以采用compareTo()方法，而不是==号，并且Sring类内部也重写了Object的equals()方法用来比较字符串相等。

Java9以后String的底层数据由char类型改为了byte类型，看源码：

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence {
    @Stable
    private final byte[] value;
    private final byte coder;
    private int hash;
}

这样做的目的是为了节省字符串占用的内存空间，在大字符串处理中提升效率，同时也降低了垃圾回收的次数，提升性能。
面试官：“String类设置为不可变对象的话，岂不是每次创建或者字符串拼接的时候都会创建对象，增加开销？那为什么还要用final修饰呢？”
我：“嗯~这个问题非常好呀，我理解的是两个原因”

1、String 类是最常用的类之一，为了效率，禁止被继承和重写
2、为了安全。String 类中有很多调用底层的本地方法，调用了操作系统的API，
如果方法可以重写，可能被植入恶意代码，破坏程序。其实Java 的安全性在这里就有一定的体现啦。

基于以上String的特点，Java官方自然也知道它的弊端，所以为了全场景的最优方案适配，便产生了StringBuilder和StringBuffer这两个String的近亲字符串处理类，他们都实现了CharSequence 接口。
StringBuilder 与 StringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类，在 AbstractStringBuilder 中也是使用字符数组保存字符串，不过没有使用 final 和 private 关键字修饰，所以可以解决在字符串拼接时的性能问题，最关键的是这个 AbstractStringBuilder 类还提供了很多修改字符串的方法，比如 append 方法。
源码：

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
    char[] value;
    public AbstractStringBuilder append(String str) {
        if (str == null)
            return appendNull();
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        str.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    }
    //...
}

StringBuilder源码

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

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

    public String toString() {
        // Create a copy, don't share the array
        return new String(value, 0, count);
    }

    // ...
}

StringBuilder替代String的字符串拼接案例

Java 是一门解释型的编程语言，所以当编译器遇到 + 号这个操作符的时候，会将

new String("Hello") + new String("World") 

解释为

new StringBuilder().append("Hello").append("World").toString();

并且在循环字符串拼接的时候，String的“+”拼接方式，会在循环内部多次创建StringBuilder对象，白白浪费了资源，如：

String[] arr = {"he", "llo", "world"};
String s = "";
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
    s += arr[i];
}
System.out.println(s);

这一段代码完全就可以直接使用StringBuilder调用append实现方式来替代：

String[] arr = {"he", "llo", "world"};
StringBuilder s = new StringBuilder();
for (String value : arr) {
    s.append(value);
}
System.out.println(s);

StringBuffer源码

public final class StringBuffer extends AbstractStringBuilder implements Serializable, CharSequence {

    public StringBuffer() {
        super(16);
    }
    
    public synchronized StringBuffer append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }

    public synchronized String toString() {
        return new String(value, 0, count);
    }

    // 其他方法
}

从它的源码我们可以看出，内部的实现与StringBuilder相差无机，无非是在方法的前面加了synchronized 关键字进行了同步，以确保在多线程场景下的线程安全，但在大部分的非多线程场景下，由于同步锁的存在会导致执行效率过低，并且即便在多线程情况下，依旧可以通过ThreadLocal搭配StringBuilder的方式来安全的修改字符串，所以，实际开发中，StringBuilder 的使用频率也是远高于 StringBuffer，甚至可以这么说，StringBuilder 完全取代了 StringBuffer。

三者异同点总结

相同点：
1、都可以储存和操作字符串
2、都使用 final 修饰，不能被继承
3、提供的 API 相似
异同点：
1、String 是只读字符串，String 对象内容是不能被改变的
2、StringBuffer 和 StringBuilder 的字符串对象可以对字符串内容进行修改，在修改后的内存地址不会发生改变
3、StringBuilder 线程不安全；StringBuffer 线程安全