你真的会用StringBuffer吗？

最近在看《How Tomcat Works》这本书，其中有这样一句代码：

public void parse() {
// Read a set of characters from the socket
StringBuffer request = new StringBuffer(2048);
int i;
byte[] buffer = new byte[2048];

从我会用StringBuffer开始，一直都是

StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("sb");
sb.append("another sb");
sb.append("只要用StringBuffer了就能提高性能了，管它呢");

关键点就在StringBuffer的构造函数里。 



如果不传任何参数，capacity默认的值是16.

如果传一个int型的值，就把这个值赋给capacity.

如果传的是一个字符串，capacity的值就是 字符串的长度+16.

StringBuffer把capacity传给了它的父类AbstractStringBuilder，它的父类用capacity做了什么事？

/**
* The value is used for character storage.
*/
char[] value;

/**
* The count is the number of characters used.
*/
int count;

AbstractStringBuilder(int capacity) {
value = new char[capacity];
}

就是new了一个char型的数组。

******************************************************************************************************************************************************************

重点跟一下StringBuffer的append方法。 假设代码是 new StringBuffer("abc");  看上图140行，在构造函数内部调用了append方法。

StringBuffer调用父类的append方法：

@Override
public synchronized StringBuffer append(String str) {
toStringCache = null;
super.append(str);
return this;
}

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;
}

注意count还没有被赋值过，此时count=0。  如果StringBuffer sb = new StringBuffer(); sb.append("sb"); 这种情况下count的值也是0. 只要是第一次调用append，count的值都是0。   假设我们传入的初始字符串是"abc"。 那么此处的count+len就是3。

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
// overflow-conscious code
if (minimumCapacity - value.length > 0)
expandCapacity(minimumCapacity);
}

3-19<0 所以不会调用expandCapacity(minimumCapacity);
但是当我们再次append一个长度为17的字符串时。 count+len=3+17=20。 这时就会调用expandCapacity(minimumCapacity);

void expandCapacity(int minimumCapacity) {
int newCapacity = value.length * 2 + 2;
if (newCapacity - minimumCapacity < 0)
newCapacity = minimumCapacity;
if (newCapacity < 0) {
if (minimumCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
}
value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
}

可以看到，这个方法的目的是扩大载荷。 

通俗点说，我有3个苹果，想买个篮子来装。 StringBuffer根据我的实际情况，帮我做了一个能装19个苹果的篮子。 如果一开始我一个苹果都没有，StringBuffer就会给我做一个能装16个苹果的篮子。 

篮子里已经装了3个苹果了。现在我又有17个苹果了，这个篮子已经装不下了。 

StringBuffer试着将篮子的容量扩大为现有容量的2倍+2，如果能装完，就好得很。 如果还是装不完，就把容量改为 刚好能 容的下 已有 和 现有的苹果数量之和。

注意此处为什么老是判断小于0.   因为newCapacity = value.length * 2 + 2;    minimumCapacity = count + len; 两个都是通过计算得到的。 int型的数如果太大就会溢出，溢出后的结果就是负数了。溢出时最高位是1，也就是符号位是1，可不就是负数嘛。

可以看到扩充载荷的时候有一个数组的拷贝动作。expandCapacity里有好几行代码呢。

写到这里您可能不信，我偶然在网上看到这篇文章Java性能陷阱：StringBuffer的性能真的比String好吗？

文章是2007年的，比较老，我不知道以前的jdk的StringBuffer有没有有参构造函数，我假设是有的。且不说他的测试方法是否合理。我现在就用他的代码和测试方法，大家看看对比结果。

他的环境是jdk1.2/jdk1.3,linux。 我的环境是 jdk1.8 win7 x64 eclipse。

package pyrmont;

public class TestStringBuffer {
public static void main(String[] args) {
String s1 = "This is a sssssssssssssssssss";
String s2 = "long test string for ";
String s3 = "different JDK performance sssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssssss";
String s4 = "testing.";

long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
String s = s1 + s2 + s3 + s4;
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Directly string contact:" + (end - start));

start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
buffer.append(s1);
buffer.append(s2);
buffer.append(s3);
buffer.append(s4);
String ss = buffer.toString();
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("StringBuffer contact:" + (end - start));
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
StringBuffer buffer = new StringBuffer(400);
buffer.append(s1);
buffer.append(s2);
buffer.append(s3);
buffer.append(s4);
String sss = buffer.toString();
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("StringBuffer contact:" + (end - start));
}
}

Ctrl+F11多运行几次：

Directly string contact:9

StringBuffer contact:9

StringBuffer contact:4

-----------------------------------

Directly string contact:9

StringBuffer contact:18

StringBuffer contact:3

------------------------------------

Directly string contact:9

StringBuffer contact:10

StringBuffer contact:3

------------------------------------

Directly string contact:10

StringBuffer contact:10

StringBuffer contact:5

------------------------------------

Directly string contact:9

StringBuffer contact:8

StringBuffer contact:4

-------------------------------------

Directly string contact:10

StringBuffer contact:10

StringBuffer contact:3

可以看到StringBuffer传一个合适的capacity是多么的重要。 字符串里的"sssssssssssssssssssssss"是我故意加的。加这个的目的是为了说明如何传合适的capacity.

去掉“ssssssssssssssssssssssssssss"后，最长的单个字符串大概是25。 预判一下字符串的总长度大概是100。所以capacity传100就差不多了。

就算把循环的次数减小到1000，,500。 多运行几次，可以看到StringBuffer也绝对不会比直接拼接字符串慢！

当然这里也并不十分准确，因为StringBuffer是线程安全的，实际运行中可能会有些变数。 就拿上面的测试代码来说，如果改成StringBuilder的话，最好的情况下传capacity比不传capacity快4倍。StringBuffer有时也能达到4倍，但是次数比StringBuilder少一些。 两者基本上都稳定在2倍以上。

也许你会说这也没有多大优势啊。如果拼接字符串是几百毫秒，用StringBuffer是十几秒或者几秒那才叫优势呢。这么说也有道理，但是一个大的工程里有很多代码，每段代码都能快出几毫秒，累积起来也许能达到1s甚至更多。 1ms 对计算机来说是什么概念，更别说 1s 了。

谷歌上搜到的一篇文章，用的是jdk1.2。  String Buffer Example

文章说拼接字符串和用StringBuffer生成的字节码几乎一模一样。  拼接字符串不是为每个字符串生成一个String对象，而是为每个字符串生成一个StringBuffer对象。

在for循环里拼接字符串，时间复杂度就是O(n^2)，因为每生成一个StringBuffer对象就会创建一个默认的buffer。然后将字符串拷贝到buffer里，n次循环*n次拷贝。而用StringBuffer的话，因为buffer是倍增的，所以时间复杂度是O(nlgn), n次循环*lgn次拷贝。

总结：

如果在new StringBuffer的时候不传递一个字符串或者int型的值， 那么capacity的值将会是默认的16。以后append字符串的时候调用expandCapacity的几率比较大，这个方法里有好几行代码呢，而且还有数组的拷贝动作。 

1）如果每次append的字符串长度都差不多，这样capacity的大小会一直慢慢变大，这意味着频繁调用了expandCapacity。 

2）如果append的字符串一次比一次长，突然某一次字符串的长度非常大时。capacity的大小就是目前字符串的总长度， 再append一次的话，capacity将会增加2倍。这个时候就很会出现浪费了。

一句话：capacity调小了会频繁调用expandCapacity，调大了可能会出现浪费。 虽然StringBuffer的容量是指数级增长的，已经尽了最大努力，但是我们程序员没有尽最大的努力。

建议：

在使用StringBuffer的时候应该对最终字符串的长度有一个预判，然后传入capacity的值。这样就能避免浪费和频繁扩展capacity。 实在不好判断，capacity就以 某一次append的字符串长度最大的那个来算。