StringBuilder與StringBuffer是兩個(gè)常用的操作字符串的類。大家都知道，StringBuilder是線程不安全的，而StringBuffer是線程安全的。前者是JDK1.5加入的，后者在JDK1.0就有了。下面分析一下它們的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

一、繼承關(guān)系

public final class StringBuffer
extends AbstractStringBuilder
implements java.io.Serializable, CharSequence

public final class StringBuilder
extends AbstractStringBuilder
implements java.io.Serializable, CharSequence

可以看到，兩個(gè)類的繼承關(guān)系是一模一樣的。Serializable是可以序列化的標(biāo)志。CharSequence接口包含了charAt()、length() 、subSequence()、toString()這幾個(gè)方法，String類也實(shí)現(xiàn)了這個(gè)接口。這里的重點(diǎn)是抽象類AbstractStringBuilder，這個(gè)類封裝了StringBuilder和StringBuffer大部分操作的實(shí)現(xiàn)。

二、AbstractStringBuilder

1、變量及構(gòu)造方法

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

AbstractStringBuilder內(nèi)部用一個(gè)char[]數(shù)組保存字符串，可以在構(gòu)造的時(shí)候指定初始容量方法。

2、擴(kuò)容

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

擴(kuò)容的方法最終是由expandCapacity()實(shí)現(xiàn)的，在這個(gè)方法中首先把容量擴(kuò)大為原來(lái)的容量加2，如果此時(shí)仍小于指定的容量，那么就把新的容量設(shè)為minimumCapacity。然后判斷是否溢出，如果溢出了，把容量設(shè)為Integer.MAX_VALUE。最后把value值進(jìn)行拷貝，這顯然是耗時(shí)操作。

3、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，它有很多形式的重載。上面是其中一種，用于追加字符串。如果str是null,則會(huì)調(diào)用appendNull()方法。這個(gè)方法其實(shí)是追加了'n'、'u'、'l'、'l'這幾個(gè)字符。如果不是null，則首先擴(kuò)容，然后調(diào)用String的getChars()方法將str追加到value末尾。最后返回對(duì)象本身，所以append()可以連續(xù)調(diào)用。

三、StringBuilder

AbstractStringBuilder已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大部分需要的方法，StringBuilder和StringBuffer只需要調(diào)用即可。下面來(lái)看看StringBuilder的實(shí)現(xiàn)。

1、構(gòu)造器

public StringBuilder() {
  super(16);
}
public StringBuilder(int capacity) {
  super(capacity);
}
public StringBuilder(String str) {
  super(str.length() + 16);
  append(str);
}
public StringBuilder(CharSequence seq) {
  this(seq.length() + 16);
  append(seq);
}

可以看出，StringBuilder默認(rèn)的容量大小為16。當(dāng)然也可以指定初始容量，或者以一個(gè)已有的字符序列給StringBuilder對(duì)象賦初始值。

2、append()方法

public StringBuilder append(String str) {
  super.append(str);
  return this;
}
public StringBuilder append(CharSequence s) {
  super.append(s);
  return this;
}

append()的重載方法很多，這里隨便列舉了兩個(gè)。顯然，這里是直接調(diào)用的父類AbstractStringBuilder中的方法。

3、toString()

 public String toString() {
  // Create a copy, don't share the array
  return new String(value, 0, count);
}

toString()方法返回了一個(gè)新的String對(duì)象，與原來(lái)的對(duì)象不共享內(nèi)存。其實(shí)AbstractStringBuilder中的subString()方法也是如此。

四、SringBuffer

StiringBuffer跟StringBuilder類似，只不過(guò)為了實(shí)現(xiàn)同步，很多方法使用lSynchronized修飾，如下面的方法：

public synchronized int length() {
    return count;
}
public synchronized StringBuffer append(String str) {
  toStringCache = null;
  super.append(str);
  return this;
}
public synchronized void setLength(int newLength) {
  toStringCache = null;
  super.setLength(newLength);
}

可以看到，方法前面確實(shí)加了Synchronized。
另外，在上面的append()以及setLength()方法里面還有個(gè)變量toStringCache。這個(gè)變量是用于最近一次toString()方法的緩存，任何時(shí)候只要StringBuffer被修改了這個(gè)變量會(huì)被賦值為null。StringBuffer的toString如下：

public synchronized String toString() {
  if (toStringCache == null) {
    toStringCache = Arrays.copyOfRange(value, 0, count);
  }
  return new String(toStringCache, true);
}

在這個(gè)方法中，如果toStringCache為null則先緩存。最終返回的String對(duì)象有點(diǎn)不同，這個(gè)構(gòu)造方法還有個(gè)參數(shù)true。找到String的源碼看一下：

 String(char[] value, boolean share) {
  // assert share : "unshared not supported";
  this.value = value;
}

原來(lái)這個(gè)構(gòu)造方法構(gòu)造出來(lái)的String對(duì)象并沒(méi)有實(shí)際復(fù)制字符串，只是把value指向了構(gòu)造參數(shù)，這是為了節(jié)省復(fù)制元素的時(shí)間。不過(guò)這個(gè)構(gòu)造器是具有包訪問(wèn)權(quán)限，一般情況下是不能調(diào)用的。

總結(jié)

• StringBuilder和StringBuffer都是可變字符串，前者線程不安全，后者線程安全。
• StringBuilder和StringBuffer的大部分方法均調(diào)用父類AbstractStringBuilder的實(shí)現(xiàn)。其擴(kuò)容機(jī)制首先是把容量變?yōu)樵瓉?lái)容量的2倍加2。最大容量是Integer.MAX_VALUE，也就是0x7fffffff。
• StringBuilder和StringBuffer的默認(rèn)容量都是16，最好預(yù)先估計(jì)好字符串的大小避免擴(kuò)容帶來(lái)的時(shí)間消耗。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家學(xué)習(xí)Java中兩個(gè)常用的操作字符串的類StringBuilder和StringBuffer有所幫助。

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