StringBuilder與StringBuffer是兩個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部實現。
一、繼承關系
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public final class StringBufferextends AbstractStringBuilderimplements java.io.Serializable, CharSequencepublic final class StringBuilderextends AbstractStringBuilderimplements java.io.Serializable, CharSequence |
可以看到，兩個類的繼承關系是一模一樣的。Serializable是可以序列化的標志。CharSequence接口包含了charAt()、length() 、subSequence()、toString()這幾個方法，String類也實現了這個接口。這里的重點是抽象類AbstractStringBuilder，這個類封裝了StringBuilder和StringBuffer大部分操作的實現。
二、AbstractStringBuilder
1、變量及構造方法
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char[] value;int count;AbstractStringBuilder() {}AbstractStringBuilder(int capacity) { value = new char[capacity];} |
AbstractStringBuilder內部用一個char[]數組保存字符串，可以在構造的時候指定初始容量方法。
2、擴容
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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);} |
擴容的方法最終是由expandCapacity()實現的，在這個方法中首先把容量擴大為原來的容量加2，如果此時仍小于指定的容量，那么就把新的容量設為minimumCapacity。然后判斷是否溢出，如果溢出了，把容量設為Integer.MAX_VALUE。最后把value值進行拷貝，這顯然是耗時操作。
3、append()方法
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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,則會調用appendNull()方法。這個方法其實是追加了'n'、'u'、'l'、'l'這幾個字符。如果不是null，則首先擴容，然后調用String的getChars()方法將str追加到value末尾。最后返回對象本身，所以append()可以連續調用。
三、StringBuilder
AbstractStringBuilder已經實現了大部分需要的方法，StringBuilder和StringBuffer只需要調用即可。下面來看看StringBuilder的實現。
1、構造器
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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默認的容量大小為16。當然也可以指定初始容量，或者以一個已有的字符序列給StringBuilder對象賦初始值。
2、append()方法
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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。顯然，這里是直接調用的父類AbstractStringBuilder中的方法。
3、toString()
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public String toString() { // Create a copy, don't share the array return new String(value, 0, count);} |
toString()方法返回了一個新的String對象，與原來的對象不共享內存。其實AbstractStringBuilder中的subString()方法也是如此。
四、SringBuffer
StiringBuffer跟StringBuilder類似，只不過為了實現同步，很多方法使用lSynchronized修飾，如下面的方法：
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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，方法前面確實加了Synchronized。
另外，在上面的append()以及setLength()方法里面還有個變量toStringCache。這個變量是用于最近一次toString()方法的緩存，任何時候只要StringBuffer被修改了這個變量會被賦值為null。StringBuffer的toString如下：
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public synchronized String toString() { if (toStringCache == null) { toStringCache = Arrays.copyOfRange(value, 0, count); } return new String(toStringCache, true);} |
在這個方法中，如果toStringCache為null則先緩存。最終返回的String對象有點不同，這個構造方法還有個參數true。找到String的源碼看一下：
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String(char[] value, boolean share) { // assert share : "unshared not supported"; this.value = value;} |
原來這個構造方法構造出來的String對象并沒有實際復制字符串，只是把value指向了構造參數，這是為了節省復制元素的時間。不過這個構造器是具有包訪問權限，一般情況下是不能調用的。
總結
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StringBuilder和StringBuffer都是可變字符串，前者線程不安全，后者線程安全。
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StringBuilder和StringBuffer的大部分方法均調用父類AbstractStringBuilder的實現。其擴容機制首先是把容量變為原來容量的2倍加2。最大容量是Integer.MAX_VALUE，也就是0x7fffffff。
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StringBuilder和StringBuffer的默認容量都是16，最好預先估計好字符串的大小避免擴容帶來的時間消耗。
以上就是本文的全部內容，希望對大家學習Java中兩個常用的操作字符串的類StringBuilder和StringBuffer有所幫助。
