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String、StringBuffer、StringBuilder原理详解_stringbuffer与stringbuilder对字符串操作的原理

作者：我家自动化 | 2024-06-01 11:23:09

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stringbuffer与stringbuilder对字符串操作的原理

目录

1.String

1.1为什么String是不可变的

1.2 用 == 比较String对象

1.3 字符串的拼接 

1.3.1用 + 拼接，底层调用的是StringBuilder的append方法

1.3.2 用concat拼接

1.4 字符串的创建

2. AbstractStringBuilder

这个类是StringBuilder和StringBuffer的父类

3. StringBuffer （线程安全）

StringBuffer类继承了AbstractStringBuilder类，通过synchronized实现线程安全

3.1 StringBuffer的append(String str)方法

3.2 StringBuffer的toString()方法

3.3.StringBuffer创建对象

空参构造：字符数组初始长度为16

带参构造：字符数组初始长度为：16+字符串长度

4.StringBuilder （线程不安全）

StringBuilder类继承了AbstractStringBuilder类，没有synchronized，线程不安全

4.1 StringBuilder的一系列appen方法和toString()方法

5.用代码总结

5.1 关于拼接中null的总结：

5.2 关于new的总结：

1.String

1.1为什么String是不可变的

1.2 用 == 比较String对象


 

1.3 字符串的拼接 

  1. public class String与StringBuffer {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         /**
  4.          * String的拼接
  5.          */
  6.         String ss = "abc";
  7.         String s1 = ss.concat("de");
  8.         System.out.println(s1);//abcde
  9.         String s2 = ss + "ef";
  10.         System.out.println(s2);//abcef
  11. //        String s3 = ss.concat(null);NullPointerException
  12.         String s4 = ss + null;
  13.         System.out.println(s4);//abcnull，因为底层调用的是StringBuilder的append方法
  14.     }
  15. }

1.3.1用 + 拼接，底层调用的是StringBuilder的append方法，可以拼null

编译后：

1.3.2 用concat拼接，不能拼null（NullPointerException）

1.拼接的字符串如果为空，直接返回当前字符

2.创建一个新的字符数组，长度为当前字符串加上拼接的字符串，并把当前字符串拷贝进去

3.把拼接的字符串加到字符数组的后面，getChars -> arraycopy -> native方法

4.用字符数组创建新的字符串对象并返回

 

 

1.4 字符串的创建

  1. public class String与StringBuffer {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         String str = new String();
  4.         System.out.println("!"+str+"!");//!!
  5.     }
  6. }

2. AbstractStringBuilder

这个类是StringBuilder和StringBuffer的父类

  1. abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
  2.  
  3.     char[] value;
  4.     int count;
  5.  
  6.     AbstractStringBuilder() {
  7.     }
  8.  
  9.     AbstractStringBuilder(int capacity) {
  10.         value = new char[capacity];
  11.     }
  12.  
  13.     @Override
  14.     public int length() {
  15.         return count;
  16.     }
  17.  
  18.     public int capacity() {
  19.         return value.length;
  20.     }
  21.  
  22.     private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
  23.  
  24.     public AbstractStringBuilder append(String str) {
  25.         if (str == null)
  26.             return appendNull();
  27.         int len = str.length();
  28.         ensureCapacityInternal(count + len);
  29.         str.getChars(0, len, value, count);
  30.         count += len;
  31.         return this;
  32.     }
  33.  
  34.   
  35.     public AbstractStringBuilder append(StringBuffer sb) {
  36.         if (sb == null)
  37.             return appendNull();
  38.         int len = sb.length();
  39.         ensureCapacityInternal(count + len);
  40.         sb.getChars(0, len, value, count);
  41.         count += len;
  42.         return this;
  43.     }
  44.  
  45.     private AbstractStringBuilder appendNull() {
  46.         int c = count;
  47.         ensureCapacityInternal(c + 4);
  48.         final char[] value = this.value;
  49.         value[c++] = 'n';
  50.         value[c++] = 'u';
  51.         value[c++] = 'l';
  52.         value[c++] = 'l';
  53.         count = c;
  54.         return this;
  55.     }
  56. }

3. StringBuffer （线程安全）

StringBuffer类继承了AbstractStringBuilder类，通过synchronized实现线程安全

  1.  public final class StringBuffer
  2.     extends AbstractStringBuilder
  3.     implements java.io.Serializable, CharSequence
  4. {
  5.     private transient char[] toStringCache;
  6.  
  7.     //构造方法
  8.     public StringBuffer() {
  9.         super(16);//无参构造，字符数组初始容量为16
  10.     }
  11.  
  12.     public StringBuffer(String str) {
  13.         super(str.length() + 16);//参数是字符串的构造
  14.         append(str);
  15.     }
  16.  
  17.     @Override
  18. //参数可以是：Object obj，String str，StringBuffer sb，AbstractStringBuilder asb,
  19. //char[] str，boolean b，char c，int i，long lng，float f，double d
  20.     public synchronized StringBuffer append(String str) {
  21.         toStringCache = null;
  22.         super.append(str);
  23.         return this;
  24.     }
  25.  
  26.     @Override
  27.     public synchronized String toString() {
  28.         if (toStringCache == null) {
  29.             toStringCache = Arrays.copyOfRange(value, 0, count);
  30.         }
  31.         return new String(toStringCache, true);
  32.     }
  33.  
  34. }

3.1 StringBuffer的append(String str)方法，可以拼null

1.调用父类AbstractStringBuilder的append(String str)的方法

2.拼接字符串是不是null，如果是null，走appedNull()方法

3.字符数组扩容，大小为count + len，再把原有的字符数组复制到里面去

4.把拼接的字符串加到字符数组的后面，getChars -> arraycopy -> native方法

跟String的concat不同的地方：这里直接操作的是value这个成员变量，并把这个字符数组返回，因此SringBuffer是可变的。而String是创建了一个新的String对象并返回。

  1. public class String与StringBuffer {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         /**
  4.          * StringBuffer  线程安全的，用synchronized修饰了
  5.          */
  6.  
  7.         //StringBuffer的append()方法
  8.         StringBuffer sb4 = new StringBuffer();
  9.         boolean b = false;
  10.         sb4.append(b);
  11.         System.out.println(sb4.toString());//false
  12.         String sss = null;
  13.         sb4.append(sss);
  14.         System.out.println(sb4.toString());//falsenull
  15.     }
  16. }

3.2 StringBuffer的toString()方法


被transient修饰，不参与序列化和反序列化。

3.3.StringBuffer创建对象

空参构造：字符数组初始长度为16

 带参构造：字符数组初始长度为：16+字符串长度

  1. public class String {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         StringBuffer sb3 = new StringBuffer();
  4.         String s5 = sb3.toString();
  5.         System.out.println("!" + s5 + "!");//!!
  6.     }
  7. }

4.StringBuilder （线程不安全）

StringBuilder类继承了AbstractStringBuilder类，没有synchronized，线程不安全

4.1 StringBuilder的一系列appen方法和toString()方法

一系列的append方法，调用的是父类AbstractStringBuilder 的方法

  1. public final class StringBuilder
  2.     extends AbstractStringBuilder
  3.     implements java.io.Serializable, CharSequence{
  4.  
  5.     @Override
  6.     public StringBuilder append(Object obj) {
  7.         return append(String.valueOf(obj));
  8.     }
  9.  
  10.     @Override
  11.     public StringBuilder append(String str) {
  12.         super.append(str);
  13.         return this;
  14.     }
  15.  
  16.     public StringBuilder append(StringBuffer sb) {
  17.         super.append(sb);
  18.         return this;
  19.     }
  20.  
  21.     @Override
  22.     public StringBuilder append(CharSequence s) {
  23.         super.append(s);
  24.         return this;
  25.     }
  26.  
  27.     @Override
  28.     public StringBuilder append(CharSequence s, int start, int end) {
  29.         super.append(s, start, end);
  30.         return this;
  31.     }
  32.  
  33.     @Override
  34.     public StringBuilder append(char[] str) {
  35.         super.append(str);
  36.         return this;
  37.     }
  38.  
  39.     @Override
  40.     public StringBuilder append(char[] str, int offset, int len) {
  41.         super.append(str, offset, len);
  42.         return this;
  43.     }
  44.  
  45.     @Override
  46.     public StringBuilder append(boolean b) {
  47.         super.append(b);
  48.         return this;
  49.     }
  50.  
  51.     @Override
  52.     public StringBuilder append(char c) {
  53.         super.append(c);
  54.         return this;
  55.     }
  56.  
  57.     @Override
  58.     public StringBuilder append(int i) {
  59.         super.append(i);
  60.         return this;
  61.     }
  62.  
  63.     @Override
  64.     public StringBuilder append(long lng) {
  65.         super.append(lng);
  66.         return this;
  67.     }
  68.  
  69.     @Override
  70.     public StringBuilder append(float f) {
  71.         super.append(f);
  72.         return this;
  73.     }
  74.  
  75.     @Override
  76.     public StringBuilder append(double d) {
  77.         super.append(d);
  78.         return this;
  79.     }
  80.  
  81.     @Override
  82.     public String toString() {
  83.         // Create a copy, don't share the array
  84.         return new String(value, 0, count);
  85.     }
  86.  
  87. }
 

5.代码总结
 

5.1 关于拼接中null的总结：
 

StringBuffer、StringBuilder可以append一个null
 

String不能concat一个null，会报空指针
 

String可以+null（底层调用的是StringBuilder的append方法）
 

5.2 关于new的总结：
 

如果是空参构造创建了一个String对象，初始化为""
 

如果是空参构造创建了StringBuffer或StringBuilder对象，初始化一个字符数组，长度是16
 

打印出来都是""
 

 

  1.  
  2. public class String与StringBuffer {
  3.     public static void main(String[] args) {
  4.         /**
  5.          * String的拼接方法
  6.          */
  7.         String ss = "abc";
  8.         String s1 = ss.concat("de");
  9.         System.out.println(s1);//abcde
  10.         String s2 = ss + "ef";
  11.         System.out.println(s2);//abcef
  12. //        String s3 = ss.concat(null);NullPointerException
  13.         String s4 = ss + null;
  14.         System.out.println(s4);//abcnull，因为底层调用的是StringBuilder的append方法
  15.         String str = new String();
  16.         System.out.println("!"+str+"!");//!!
  17.  
  18.         /**
  19.          * String => StringBuffer
  20.          */
  21.         String s = "hello";
  22.         //方式1：通过构造方法
  23.         StringBuffer sb1 = new StringBuffer(s);
  24.         System.out.println(sb1);//hello
  25.         //方法2：通过append方法
  26.         StringBuffer sb2 = new StringBuffer();
  27.         sb2.append(s);
  28.         System.out.println(sb2.toString());//hello
  29.  
  30.  
  31.         /**
  32.          * StringBuffer => String
  33.          */
  34.         StringBuffer buffer = new StringBuffer("world");
  35.         //方法1：通过构造方法
  36.         String str1 = new String(buffer);
  37.         System.out.println(str1);//world
  38.         //方法2：通过toString方法
  39.         //任何引用类型调用toString方法都可以转成字符串
  40.         String str2 = buffer.toString();
  41.         System.out.println(str2);//world
  42.  
  43.  
  44.         /**
  45.          * StringBuffer  线程安全的，用synchronized修饰了
  46.          */
  47.  
  48.         //StringBuffer的toString()方法
  49.         StringBuffer sb3 = new StringBuffer();
  50.         String s5 = sb3.toString();
  51.         System.out.println("!" + s5 + "!");//!!
  52.  
  53.         //StringBuffer的append()方法
  54.         StringBuffer sb4 = new StringBuffer();
  55.         boolean b = false;
  56.         sb4.append(b);
  57.         System.out.println(sb4.toString());//false
  58.         String sss = null;
  59.         sb4.append(sss);
  60.         System.out.println(sb4.toString());//falsenull
  61.  
  62.  
  63.         /**
  64.          * StringBuilder 线程不安全
  65.          */
  66.         StringBuilder sb5 = new StringBuilder();
  67.         sb5.append(false);
  68.         System.out.println(sb5.toString());//false
  69.         String s6 = null;
  70.         sb5.append(s6);
  71.         System.out.println(sb5.toString());//falsenull
  72.     }
  73. }
 


                

        
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