JavaInterview/datastructure/stringbuilderandstringbuffer.md at master

StringBuffer 和 StringBuilder

介绍

大多数情况下， StringBuffer 的速度要比 String 快； StringBuilder 要比StringBuffer快；StringBuffer 和 StringBuilder 都是 AbstractStringBuilder 的子类，区别在于StringBuffer 的方法大部分都有 synchronized 修饰。

源码解析

AbstractStringBuilder

变量及构造方法

/**
 * 用来存储字符的数组
 * The value is used for character storage.
 */
char[] value;

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

/**
 * This no-arg constructor is necessary for serialization of subclasses.
 */
AbstractStringBuilder() {
}

/**
 * 在构造方法中指定字符数组的长度
 * Creates an AbstractStringBuilder of the specified capacity.
 */
AbstractStringBuilder(int capacity) {
    value = new char[capacity];
}

扩容

public void ensureCapacity(int minimumCapacity) {
    if (minimumCapacity > 0)
        ensureCapacityInternal(minimumCapacity);
}

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
    // overflow-conscious code
    if (minimumCapacity - value.length > 0) {
        value = Arrays.copyOf(value,
                newCapacity(minimumCapacity));
    }
}

private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

private int newCapacity(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int newCapacity = (value.length << 1) + 2;
    if (newCapacity - minCapacity < 0) {
        newCapacity = minCapacity;
    }
    return (newCapacity <= 0 || MAX_ARRAY_SIZE - newCapacity < 0)
        ? hugeCapacity(minCapacity)
        : newCapacity;
}

private int hugeCapacity(int minCapacity) {
    if (Integer.MAX_VALUE - minCapacity < 0) { // overflow
        throw new OutOfMemoryError();
    }
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE)
        ? minCapacity : MAX_ARRAY_SIZE;
}

扩容的方法最终由 newCapacity() 实现的，首先将容量左移一位（即扩大2倍）同时加2，如果此时任小于指定的容量，那么就将容量设置为 minimumCapacity 。然后判断是否溢出，通过 hugeCapacity 实现，如果溢出了（长度大于 Integer.MAX_VALUE ），则抛错（ OutOfMemoryError ）；否则根据 minCapacity 和 Integer.MAX_VALUE - 8 的大小比较确定数组容量为 max(minCapacity, Integer.MAX_VALUE - 8)。最后将 value 值进行拷贝，这一步显然是最耗时的操作。

append() 方法

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;
}

append() 是最常用的方法，它有很多形式的重载。上面是最常用的一种，用于追加字符串。如果 str 是 null ，则直接调用 appendNull() 方法。这个方法就是直接追加 'n' 、 'u' 、'l'、'l' 这几个字符，方法如下：

private AbstractStringBuilder appendNull() {
    int c = count;
    ensureCapacityInternal(c + 4);
    final char[] value = this.value;
    value[c++] = 'n';
    value[c++] = 'u';
    value[c++] = 'l';
    value[c++] = 'l';
    count = c;
    return this;
}

如果不是null，则首先需要判断数组容量是否足够，不够则需要扩容（扩容则是调用上述分析的扩容方法）；然后调用 String 的 getChars() 方法将 str 追加到 value 末尾；最后返回对象本身，所以 append() 可以连续调用(就是一种类似于链式编程)。

思考

为什么每次扩容是扩容为原来的两倍？个人觉得是为了避免经常扩容带来的成本消耗。
为什么会加2呢？个人也没想出什么好的解释，觉得可能是因为 Java 开发者认为我们在 append 数据的时候，中间经常会加一个分隔符，恰好这个分隔符在 Java 中正好占用两个字节。也不知道分析的对不对，有其他意见的大佬们可以在 issue 中进行讨论。

StringBuilder 与 StringBuffer 方法对比

通过查看源码分析发现两者都继承至 AbstractStringBuilder 。而 StringBuffer 之所以是线程安全的，是因为重写 AbstractStringBuilder 的方法的时候在前面加上了 synchronzied 修饰这些方法；而 StringBuilder 重写的时候只是直接调用父类的方法，没有做其他的操作。

其实通过阅读源码发现 StringBuilder 和 StringBuffer 之间的关系，类似于 HashMap 和 HashTable 之间的关系。