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3.String、StringBuilder、StringBuffer：性能差别多大？

news 2025/11/9 18:35:16

String、StringBuilder、StringBuffer：性能差别多大？

🚀 高频指数：★★★★★
🎯 你将收获：字符串常量池机制、不可变性的原理、三者底层结构与性能对比、项目实战场景。

一、面试常见问法

💬 面试官：

String 为什么是不可变的？
StringBuilder 和 StringBuffer 区别？
你会在什么场景下使用它们？

答不好这几句，面试官马上能看出你是否真正理解 Java 内存模型与线程安全。

二、String 的不可变性

🔹 源码结构（JDK 8）

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

final 修饰类 → 不可继承；
value[] 是 final → 字符数组地址不可变；
内部方法不会改变原数组，而是生成新对象。

🔹 设计目的

安全性：字符串常用于类加载、反射、HashMap key；
线程安全：不可变对象天然线程安全；
缓存优化：可放入字符串常量池重复利用。

☕️ 一句话记忆：“安全、共享、缓存”造就不可变性。

三、字符串常量池机制（String Constant Pool）

String s1 = "hello";
String s2 = "hello";
System.out.println(s1 == s2); // true

常量 "hello" 存放于 字符串常量池（JDK7 以前在永久代，JDK8 移至堆）。
相同字面量只存一份，节省内存。

🔹 注意点：new String()

String s1 = "abc";
String s2 = new String("abc");
System.out.println(s1 == s2); // false

"abc" 是常量池对象；
new String() 在堆中新建一个副本。

四、StringBuilder 与 StringBuffer

对比项	String	StringBuilder	StringBuffer
可变性	不可变	可变	可变
线程安全	安全（因不可变）	❌ 不安全	✅ 安全（同步）
性能	低（频繁创建新对象）	高	略低于 StringBuilder
关键修饰	final	无同步	synchronized
适用场景	少量字符串	单线程大量拼接	多线程拼接

🔹 核心源码片段

// StringBuilder.append()
public StringBuilder append(String str) {super.append(str);return this;
}// AbstractStringBuilder
public AbstractStringBuilder append(String str) {ensureCapacityInternal(count + len);str.getChars(0, len, value, count);count += len;return this;
}

内部维护 char[] value，通过扩容策略动态拼接。

StringBuffer 在方法上加了 synchronized，因此多线程安全，但性能稍慢。

五、性能测试（简化示例）

public static void main(String[] args) {long start, end;start = System.currentTimeMillis();String s = "";for (int i = 0; i < 50000; i++) {s += i;}end = System.currentTimeMillis();System.out.println("String: " + (end - start));start = System.currentTimeMillis();StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 0; i < 50000; i++) {sb.append(i);}end = System.currentTimeMillis();System.out.println("StringBuilder: " + (end - start));start = System.currentTimeMillis();StringBuffer sbf = new StringBuffer();for (int i = 0; i < 50000; i++) {sbf.append(i);}end = System.currentTimeMillis();System.out.println("StringBuffer: " + (end - start));
}

输出结果（不同机器略有差异）：

String: 1800 ms
StringBuilder: 12 ms
StringBuffer: 20 ms

⚡️ 结论：频繁拼接字符串时，StringBuilder 性能优势极大。

六、面试官追问清单

问题	答题要点
为什么 String 是不可变的？	因为 value[] 被 final 修饰，引用不可变。
StringBuilder 与 StringBuffer 区别？	前者非线程安全、性能更高；后者加了同步锁。
StringBuilder 线程安全吗？	否，不能在多线程共享。
常量池位置在哪？	JDK8 之后在堆中。
String + 拼接为什么慢？	每次 + 都创建新对象。

七、口诀记忆

☕️ “String 稳，Builder 快，Buffer 稳又慢。”

补充版：
“常量池省空间，final 保安全；单线程用 Builder，多线程用 Buffer。”

八、项目实战案例

场景：日志拼接、SQL 动态生成、报文组装。

StringBuilder sql = new StringBuilder("SELECT * FROM user WHERE 1=1");
if (age != null) sql.append(" AND age=").append(age);
if (name != null) sql.append(" AND name='").append(name).append("'");

若使用 String 拼接，会频繁创建对象；
若多线程同时组装日志，应使用 StringBuffer 或加锁。

九、小结

知识点	要点
String 不可变	内部 final char[]
常量池优化	相同字面量复用
StringBuilder 可变高性能	单线程使用
StringBuffer 加锁安全	多线程拼接