Java中String，StringBuffer，StringBuilder基础知识

Ace丶安
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前言

在平时开发中，我们很多时候都会用到String，StringBuffer，StringBuilde这三者。那么这三者究竟是什么呢，下面一一讲述。

String

String
查看api文档，可以知道，String是继承object类，并实现了序列化接口，字符序列接口，字符串排序接口。String是Java中的字符串，Java程序中的所有字符串字面值（如"abc"）都作为此类的实例实现，字符串是常量，它们的值在创建之后不能更改，字符串缓冲区支持可变的字符串。因为String对象是不可变的，所有可以共享，例如：String str1 = "abc";等效于char data[] = {'a','b','c'};String str2 = new String(data);，因为String是不可变的对象，每次对String类型改变的时候其实都等同于生成一个新的String对象，然后将指针指向新的String对象，所以经常改变内容的字符串最好不要用String，因为每次生成对象都会对系统性能产生影响，当内存多了无引用的对象，JVM的GC就会工作，频繁GC就会造成界面的卡顿，下面直接上例子：

直接赋值和创建对象

情况一

		 String str1 = "abc";
		 char data[] = {'a','b','c'};
		 String str2 = new String(data);
		 //输出true
		 System.out.println(str1.equals(str2));
		 //输出false
		 System.out.println(str1 == str2);
		 
		 String str3 = "This is Java";
		 String str4 = new String("This is Java");
		 //输出true
		 System.out.println(str3.equals(str4));
		 //输出false
		 System.out.println(str3 == str4);

上面代码str1和str3是直接赋值的，str2是通过字符数组来构建一个字符串常量，str4是直接通过new关键字来创建对象。可以看到用equals比较str1和str2，str3和str4是相等的，用==比较str1和str2，str3和str4是不相等的。这里简单说一下equals和==的简单区别：

  • ==操作符的作用
  1. 比较基本数据类型是否相同
  2. 判断引用是否指向堆内存的同一块地址，也就是是否指向同一个对象
  • equasl方法的作用
  1. 判断两个变量是否对同一个对象的引用，也就是内存堆中的内容是否相同，其实就是对String对象所封装的字符串内容作比较，具体的值是否相等，如果两个String对象所封装的字符型内容相同，则equals()方法将返回true。

而上面的情况因为str1和str2是两个不同的对象，但是内容相等，所以==返回了false，而equals返回true，str3和str4也是一样道理，从上面可以简单得出一个结论，无论上直接赋值还是通过new关键字来创建String对象，都会生成两个不同的String对象，即使字符型内容相同。

情况二

		 String str5 = "This is Java";
		 String str6 = "This is";
		 String str7 = "This is" + " Java";
		 //输出true
		 System.out.println(str5.equals(str7));
		 //输出true
		 System.out.println(str5 == str7);

从上面代码可以看出，无论是用==或者equals来比较两个没有引用并且内容值是相等返回都是true，也就是String str7 = "This is" + " Java";这句话没有创建新的对象，而是引用指向str5的地址。

情况三

		 String str8 = "This is Java";
		 String str9 = "This is";
		 String str10 = str9 + " Java";
		 //输出true
		 System.out.println(str8.equals(str10));
		 //输出false
		 System.out.println(str8 == str10);

上面发现用==比较时，str8和str10不是指向同一个地址，这是因为在编译时str8和str9就已经确定了，而str10是引用变量，不会再编译时确定，所以会创建String对象。

情况四

		 String str11 = "This is Java";
		 String str12 = new String("This is Java");
		 String str13 = str12;
		 
		 //输出true
		 System.out.println(str11.equals(str12));
		 //输出true
		 System.out.println(str11.equals(str13));
		 //输出true
		 System.out.println(str12.equals(str13));
		 //输出false
		 System.out.println(str11 == str13); 
		 //输出false
		 System.out.println(str11 == str12); 
		 //输出true
		 System.out.println(str12 == str13);

因为三个String对象的值都是相等的，所以用equals来比较是返回true，因为str13是指向str12，相当于传递引用，所以用==来比较是相等的，都是同一个对象，用一张图来比较直观：

String图一
这里简单说一下，因为一开始String str11 = "This is Java";在常量池已经创建This is Java这个常量，所以String str12 = new String("This is Java");这句代码不会再常量池创建对象，只会在堆上创建对象This is Java，也就是说new String创建字符串它其实分两步操作：

  1. 在堆上创建对象
  2. 检查常量池有没有字符串字面量，如果没有就在常量池创建常量，如果存在就不做任何操作

情况五

		 
		 String str14 = "This is Java";
		 String str15 = "This is Java";
		 String str16 = "This is Java";
		 
		 //输出true
		 System.out.println(str14.equals(str15));
		 //输出true
		 System.out.println(str14.equals(str16));
		 //输出true
		 System.out.println(str15.equals(str16));
		 //输出true
		 System.out.println(str14 == str15); 
		 //输出true
		 System.out.println(str14 == str16); 
		 //输出true
		 System.out.println(str15 == str16);

直接上图：

String 图2

情况六

		 String str17 = new String("This is Java");
		 String str9 = str17.intern();
		 String str18 = "This is Java";
		 //输出false
		 System.out.println(str9 == str17);
		 //输出true
		 System.out.println(str9 == str18);

上面调用了intern这个方法，这句话就是把字符串对象加入常量池中，实际操作如下，直接上图吧：

intern
所以上面代码，用下面图显示：

String intern示意图

总结

  1. String a = "xxx" 可能创建一个或者不创建对象，当xxx这个字符常量在String常量池不存在，会在String常量池创建一个String对象，然后a会指向这个内存地址，后面继续用这种方式继续创建xxx字符串常量，始终只有一个内存地址被分配。
  2. String a = new String("xxx")至少创建一个对象，也有可能两个。只要用到new就肯定在堆上创建一个String对象，并且检查String常量池是否存在，如果不存在就会在Stirng常量池创建这个String对象，存在就不创建。

StringBuffer字符串变量

StringBuffer
在api文档上，同样可以知道StringBuffer继承Object类，并实现了序列化接口，能够被添加char序列和值的对象接口，可读序列接口。和String相比，没有实现Comparable，而是实现了Appendable。它是线程安全的可变字符序列，一个类似于String的字符串缓冲区，但是不能修改，虽然在任意时间点上它都包含某种特定的字符序列，但通过某些方法调用的可以改变该序列的长度和内容。StringBuffer上的主要操作是append和insert方法，可以重载这些方法，以接受任意类型的数据，每个方法都能有效地将给定的数据转换成字符串，然后将该字符串的字符追加或者插入到字符串缓冲区中。append方法始终将这些字符添加到缓冲区的末端，而insert方法则在指定的点添加字符。StringBuffer和String不一样，它是**字符串变量，是可以改变的对象，当对字符串做操作时，就是在对象上做操作，不会像String一样创建额外的对象进行操作。

 StringBuffer str20 = new StringBuffer("This is");
		 //StringBuffer后面追加内容
		 str20.append(" Java");
		 System.out.println(str20); //输出：This is Java
		 //删除第6-8个字符
		 str20.delete(5, 8);
		 System.out.println(str20); //输出：This Java
		 //在9个位置插入
		 str20.insert(9," is good"); 
		 System.out.println(str20); //输出：This Java is good
		 //替换5-9
		 str20.replace(5, 9, "C++");
		 System.out.println(str20); //输出：This C++ is good
		 //倒序
		 str20.reverse();
		 System.out.println(str20); //输出：doog si ++C sihT
		 
		 //变成大写
		 System.out.println(str20.toString().toUpperCase()); //输出：DOOG SI ++C SIHT
		 
		 //第一种方案StringBuffer转化成String
		 String str21 = new String(str20);
		 System.out.println(str21); //输出：doog si ++C sihT
		 
		 //第二种方案
		 String str22 = str20.toString();
		 System.out.println(str22); //输出：doog si ++C sihT

StringBuilder字符串变量

StringBuilder示意图
和StringBuffer一样，也是实现Serializable，Appendable，CharSequence接口。一个可变的字符序列，这个类提供一个与StringBuffer兼容的API，但是不保证同步，该类被设计用作StringBuffer的一个简易替换，用在字符串缓冲区被单个线程使用的时候。如果可能，建议优先采用该类，因为在大多数实现中，比StringBuffer要快。在StringBuilder 上的主要操作是append和insert方法，可重载这些方法，以接受任意类型的数据。每个方法都能有效地将给定的数据转换成字符串，然后将该字符串的字符追加或插入到字符串生成器中。append方法始终将这些字符添加到生成器的末端；而 insert方法则在指定的点添加字符。将StringBuilder的实例用于多个线程是不安全的。如果需要这样的同步，则建议使用StringBuffer。主要一些操作：

	     StringBuilder str23 = new StringBuilder("This is"); 
		 //StringBuilder后面追加内容
		 str23.append(" Java");
		 System.out.println(str23); //输出：This is Java
		 //删除第6-8个字符
		 str23.delete(5, 8);
		 System.out.println(str23); //输出：This Java
		 //在9个位置插入
		 str23.insert(9," is good"); 
		 System.out.println(str23); //输出：This Java is good
		 //替换5-9
		 str23.replace(5, 9, "C++");
		 System.out.println(str23); //输出：This C++ is good
		 //倒序
		 str23.reverse();
		 System.out.println(str23); //输出：doog si ++C sihT
		 
		 //变成大写
		 System.out.println(str23.toString().toUpperCase()); //输出：DOOG SI ++C SIHT
		 
		 //第一种方案StringBuffer转化成String
		 String str24 = new String(str23);
		 System.out.println(str24); //输出：doog si ++C sihT
		 
		 //第二种方案
		 String str25 = str23.toString();
		 System.out.println(str25); //输出：doog si ++C sihT

三者速度比较

        //做赋值操作 
		//String赋值
		String str = new String("I Love Android");
		long starttime1 = System.currentTimeMillis();
		for (int i = 0; i < 100000; i++) {
			str = str + "!";
		}
		long endtime1 = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("String花费的时间 ：" + (endtime1 - starttime1));
		
		//StringBuilder	
		StringBuilder str3 = new StringBuilder("I Love C++");
		long starttime3 = System.currentTimeMillis();
		for (int i = 0; i < 100000; i++) {
			str3 = str3.append("!");
		}
		long endtime3 = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("StringBuilder花费的时间 ：" + (endtime3 - starttime3));
					
		//StringBuffer
		StringBuffer str2 = new StringBuffer("I Love Java");
		long starttime2 = System.currentTimeMillis();
		for (int i = 0; i < 100000; i++) {
			str2 = str2.append("!");
		}
		long endtime2 = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("StringBuffer花费的时间 ：" + (endtime2 - starttime2));

运行截图：

三者运行时间

总结

  • String ：不可变类，任何对String的改变都会引发新的String对象的生成，适用于少量的字符串操作的情况
  • StringBuffer ：线程安全，任何对它所指代的字符串的改变都不会产生新的对象，适用多线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况
  • StringBuilder ：线程不安全，因此不适合多线程中使用，适用于单线程下在字符缓冲区进行大量操作的情况
  • 速度运行方面：StringBuilder > StringBuffer > String
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