String,StringBuilder和StringBuffer区别及使用场景
2015-07-24 14:03
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面试中常常会遇到这样的问题:1、你了解String类吗?2、String,StringBuilder和StringBuffer适合在什么样的场景下使用?
1、String类
首先看一下String的源码
1)打开String源码们会发现这个类是final类,说明这个类不能被继承,其中的成员默认也是final修饰的。在之前的JVM实现版本中,被final修饰的方法会被转为内嵌调用以便提升效率。但是从JDK5/6之后,就抛弃了这种方式。因此现在不需要考虑通过final修饰来提高方法的调用效率。一般情况下,如果想要某个方法不被覆盖或者重载的情况下使用final修饰。
2)String采用immutable 设计模式,因此对象是最终的,不可被改变(在JDK的标准下是这样,当绕过JDK标准时,采用反射的方式就可以改变)。
String s1 = "abcd";
String s2 = "abcd";
s1和s2是两个不同的对象
Q:为什么将其设为不可变的,有什么好处?(了解)
a.字符串常量池的需要
字符串常量池(String pool, String intern pool, String保留池)
是Java堆内存中一个特殊的存储区域, 当创建一个String对象时,假如此字符串值已经存在于常量池中,则不会创建一个新的对象,而是引用已经存在的对象。
如下面的代码所示,将会在堆内存中只创建一个实际String对象.
String s1 = "abcd";
String s2 = "abcd";
假若字符串对象允许改变,那么将会导致各种逻辑错误,比如改变一个对象会影响到另一个独立对象. 严格来说,这种常量池的思想,是一种优化手段.
b.允许String对象缓存HashCode
Java中String对象的哈希码被频繁地使用, 比如在hashMap 等容器中。
字符串不变性保证了hash码的唯一性,因此可以放心地进行缓存.这也是一种性能优化手段,意味着不必每次都去计算新的哈希码. 在String类的定义中有如下代码:
private int hash;//用来缓存HashCode
c.安全性
String被许多的Java类(库)用来当做参数,例如 网络连接地址URL,文件路径path,还有反射机制所需要的String参数等, 假若String不是固定不变的,将会引起各种安全隐患。
假如有如下的代码:
boolean connect(string s){
if (!isSecure(s)) {
throw new SecurityException();
}
// 如果在其他地方可以修改String,那么此处就会引起各种预料不到的问题/错误
causeProblem(s);
}
3)上面列举出了String类中所有的成员属性,从上面可以看出String类其实是通过char数组来保存字符串的。
下面再继续看String类的一些方法实现:
从上面的三个方法可以看出,无论是sub操、concat还是replace操作都不是在原有的字符串上进行的,而是重新生成了一个新的字符串对象。也就是说进行这些操作后,最原始的字符串并没有被改变。
在这里要永远记住一点:
“对String对象的任何改变都不影响到原对象,相关的任何change操作都会生成新的对象”。
在了解了于String类基础的知识后,下面来看一些在平常使用中容易忽略和混淆的地方。
String str="hello world"和String str=new String("hello world")的区别
想必大家对上面2个语句都不陌生,在平时写代码的过程中也经常遇到,那么它们到底有什么区别和联系呢?下面先看几个例子:
输出的结果是:
false
true
false
为什么会出现这样的结果?下面解释一下原因:
在前面一篇讲解关于JVM内存机制的一篇博文中提到 ,在class文件中有一部分 来存储编译期间生成的 字面常量以及符号引用,这部分叫做class文件常量池,在运行期间对应着方法区的运行时常量池。
因此在上述代码中,String str1 = "hello world";和String str3 = "hello world"; 都在编译期间生成了 字面常量和符号引用,运行期间字面常量"hello world"被存储在运行时常量池(当然只保存了一份)。通过这种方式来将String对象跟引用绑定的话,JVM执行引擎会先在运行时常量池查找是否存在相同的字面常量,如果存在,则直接将引用指向已经存在的字面常量;否则在运行时常量池开辟一个空间来存储该字面常量,并将引用指向该字面常量。
众所周知,通过new关键字来生成对象是在堆区进行的,而在堆区进行对象生成的过程是不会去检测该对象是否已经存在的。因此通过new来创建对象,创建出的一定是不同的对象,即使字符串的内容是相同的。
String、StringBuffer以及StringBuilder的区别
既然在Java中已经存在了String类,那为什么还需要StringBuilder和StringBuffer类呢?
那么看下面这段代码:
这句 string += "hello";的过程相当于将原有的string变量指向的对象内容取出与"hello"作字符串相加操作再存进另一个新的String对象当中,再让string变量指向新生成的对象。如果大家还有疑问可以反编译其字节码文件便清楚了
从这段反编译出的字节码文件可以很清楚地看出:从第8行开始到第35行是整个循环的执行过程,并且每次循环会new出一个StringBuilder对象,然后进行append操作,最后通过toString方法返回String对象。也就是说这个循环执行完毕new出了10000个对象,试想一下,如果这些对象没有被回收,会造成多大的内存资源浪费。从上面还可以看出:string+="hello"的操作事实上会自动被JVM优化成:
StringBuilder str = new StringBuilder(string);
str.append("hello");
str.toString();
再看下面这段代码:
反编译字节码文件得到:
从这里可以明显看出,这段代码的for循环式从13行开始到27行结束,并且new操作只进行了一次,也就是说只生成了一个对象,append操作是在原有对象的基础上进行的。因此在循环了10000次之后,这段代码所占的资源要比上面小得多。
那么有人会问既然有了StringBuilder类,为什么还需要StringBuffer类?查看源代码便一目了然,事实上,StringBuilder和StringBuffer类拥有的成员属性以及成员方法基本相同,区别是StringBuffer类的成员方法前面多了一个关键字:synchronized,不用多说,这个关键字是在多线程访问时起到安全保护作用的,也就是说StringBuffer是线程安全的。
下面摘了2段代码分别来自StringBuffer和StringBuilder,insert方法的具体实现:
StringBuilder的insert方法
StringBuffer的insert方法:
不同场景下的三个类的性能测试
测试结果(win7,Eclipse,JDK6):
上面提到string+="hello"的操作事实上会自动被JVM优化,看下面这段代码:
执行结果:
得到验证。
下面对上面的执行结果进行一般性的解释:
1)对于直接相加字符串,效率很高,因为在编译器便确定了它的值,也就是说形如"I"+"love"+"java"; 的字符串相加,在编译期间便被优化成了"Ilovejava"。这个可以用javap -c命令反编译生成的class文件进行验证。
对于间接相加(即包含字符串引用),形如s1+s2+s3; 效率要比直接相加低,因为在编译器不会对引用变量进行优化。
2)String、StringBuilder、StringBuffer三者的执行效率:
StringBuilder > StringBuffer > String
当然这个是相对的,不一定在所有情况下都是这样。
比如String str = "hello"+ "world"的效率就比 StringBuilder st = new StringBuilder().append("hello").append("world")要高。
因此,这三个类是各有利弊,应当根据不同的情况来进行选择使用:
当字符串相加操作或者改动较少的情况下,建议使用 String str="hello"这种形式;
当字符串相加操作较多的情况下,建议使用StringBuilder,如果采用了多线程,则使用StringBuffer。
说了这么多,这三个类在什么场景下使用呢?
3、三个类是使用场景
不需要频繁的拼接字符串的时候使用String,相反需要经常拼接字符串的时候使用StringBuilder。StringBuilder与StringBuffer相比,两个类似,不同的是StringBuilder是非线程安全的,适合在单线程的情况下使用。多线程情况也可以使用,不过需要手动加同步。StrngBuffer是线程安全的,适合在多线程的情况下使用。StringBuilder的效率要StringBuffer高
1、String类
首先看一下String的源码
2)String采用immutable 设计模式,因此对象是最终的,不可被改变(在JDK的标准下是这样,当绕过JDK标准时,采用反射的方式就可以改变)。
String s1 = "abcd";
String s2 = "abcd";
s1和s2是两个不同的对象
Q:为什么将其设为不可变的,有什么好处?(了解)
a.字符串常量池的需要
字符串常量池(String pool, String intern pool, String保留池)
是Java堆内存中一个特殊的存储区域, 当创建一个String对象时,假如此字符串值已经存在于常量池中,则不会创建一个新的对象,而是引用已经存在的对象。
如下面的代码所示,将会在堆内存中只创建一个实际String对象.
String s1 = "abcd";
String s2 = "abcd";
假若字符串对象允许改变,那么将会导致各种逻辑错误,比如改变一个对象会影响到另一个独立对象. 严格来说,这种常量池的思想,是一种优化手段.
b.允许String对象缓存HashCode
Java中String对象的哈希码被频繁地使用, 比如在hashMap 等容器中。
字符串不变性保证了hash码的唯一性,因此可以放心地进行缓存.这也是一种性能优化手段,意味着不必每次都去计算新的哈希码. 在String类的定义中有如下代码:
private int hash;//用来缓存HashCode
c.安全性
String被许多的Java类(库)用来当做参数,例如 网络连接地址URL,文件路径path,还有反射机制所需要的String参数等, 假若String不是固定不变的,将会引起各种安全隐患。
假如有如下的代码:
boolean connect(string s){
if (!isSecure(s)) {
throw new SecurityException();
}
// 如果在其他地方可以修改String,那么此处就会引起各种预料不到的问题/错误
causeProblem(s);
}
3)上面列举出了String类中所有的成员属性,从上面可以看出String类其实是通过char数组来保存字符串的。
下面再继续看String类的一些方法实现:
在这里要永远记住一点:
“对String对象的任何改变都不影响到原对象,相关的任何change操作都会生成新的对象”。
在了解了于String类基础的知识后,下面来看一些在平常使用中容易忽略和混淆的地方。
String str="hello world"和String str=new String("hello world")的区别
想必大家对上面2个语句都不陌生,在平时写代码的过程中也经常遇到,那么它们到底有什么区别和联系呢?下面先看几个例子:
false
true
false
为什么会出现这样的结果?下面解释一下原因:
在前面一篇讲解关于JVM内存机制的一篇博文中提到 ,在class文件中有一部分 来存储编译期间生成的 字面常量以及符号引用,这部分叫做class文件常量池,在运行期间对应着方法区的运行时常量池。
因此在上述代码中,String str1 = "hello world";和String str3 = "hello world"; 都在编译期间生成了 字面常量和符号引用,运行期间字面常量"hello world"被存储在运行时常量池(当然只保存了一份)。通过这种方式来将String对象跟引用绑定的话,JVM执行引擎会先在运行时常量池查找是否存在相同的字面常量,如果存在,则直接将引用指向已经存在的字面常量;否则在运行时常量池开辟一个空间来存储该字面常量,并将引用指向该字面常量。
众所周知,通过new关键字来生成对象是在堆区进行的,而在堆区进行对象生成的过程是不会去检测该对象是否已经存在的。因此通过new来创建对象,创建出的一定是不同的对象,即使字符串的内容是相同的。
String、StringBuffer以及StringBuilder的区别
既然在Java中已经存在了String类,那为什么还需要StringBuilder和StringBuffer类呢?
那么看下面这段代码:
从这段反编译出的字节码文件可以很清楚地看出:从第8行开始到第35行是整个循环的执行过程,并且每次循环会new出一个StringBuilder对象,然后进行append操作,最后通过toString方法返回String对象。也就是说这个循环执行完毕new出了10000个对象,试想一下,如果这些对象没有被回收,会造成多大的内存资源浪费。从上面还可以看出:string+="hello"的操作事实上会自动被JVM优化成:
StringBuilder str = new StringBuilder(string);
str.append("hello");
str.toString();
再看下面这段代码:
从这里可以明显看出,这段代码的for循环式从13行开始到27行结束,并且new操作只进行了一次,也就是说只生成了一个对象,append操作是在原有对象的基础上进行的。因此在循环了10000次之后,这段代码所占的资源要比上面小得多。
那么有人会问既然有了StringBuilder类,为什么还需要StringBuffer类?查看源代码便一目了然,事实上,StringBuilder和StringBuffer类拥有的成员属性以及成员方法基本相同,区别是StringBuffer类的成员方法前面多了一个关键字:synchronized,不用多说,这个关键字是在多线程访问时起到安全保护作用的,也就是说StringBuffer是线程安全的。
下面摘了2段代码分别来自StringBuffer和StringBuilder,insert方法的具体实现:
StringBuilder的insert方法
上面提到string+="hello"的操作事实上会自动被JVM优化,看下面这段代码:
得到验证。
下面对上面的执行结果进行一般性的解释:
1)对于直接相加字符串,效率很高,因为在编译器便确定了它的值,也就是说形如"I"+"love"+"java"; 的字符串相加,在编译期间便被优化成了"Ilovejava"。这个可以用javap -c命令反编译生成的class文件进行验证。
对于间接相加(即包含字符串引用),形如s1+s2+s3; 效率要比直接相加低,因为在编译器不会对引用变量进行优化。
2)String、StringBuilder、StringBuffer三者的执行效率:
StringBuilder > StringBuffer > String
当然这个是相对的,不一定在所有情况下都是这样。
比如String str = "hello"+ "world"的效率就比 StringBuilder st = new StringBuilder().append("hello").append("world")要高。
因此,这三个类是各有利弊,应当根据不同的情况来进行选择使用:
当字符串相加操作或者改动较少的情况下,建议使用 String str="hello"这种形式;
当字符串相加操作较多的情况下,建议使用StringBuilder,如果采用了多线程,则使用StringBuffer。
说了这么多,这三个类在什么场景下使用呢?
3、三个类是使用场景
不需要频繁的拼接字符串的时候使用String,相反需要经常拼接字符串的时候使用StringBuilder。StringBuilder与StringBuffer相比,两个类似,不同的是StringBuilder是非线程安全的,适合在单线程的情况下使用。多线程情况也可以使用,不过需要手动加同步。StrngBuffer是线程安全的,适合在多线程的情况下使用。StringBuilder的效率要StringBuffer高
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