一篇与众不同的 String、StringBuilder 和 StringBuffer 详解（三）

String

首先来看一下 String 类在继承树的什么位置、实现了什么接口、父类是谁，这是源码分析的几大重要因素。

String 没有继承任何接口，不过实现了三个接口，分别是 Serializable、Comparable、CharSequence 接口

• Serializable ：这个序列化接口没有任何方法和域，仅用于标识序列化的语意。
• Comparable：实现了 Comparable 的接口可用于内部比较两个对象的大小
• CharSequence：字符串序列接口，CharSequence 是一个可读的 char 值序列，提供了 length(), charAt(int index), subSequence(int start, int end) 等接口，StringBuilder 和 StringBuffer 也继承了这个接口

重要属性

字符串是什么，字！符！串！你品，你细品。你会发现它就是一连串字符组成的串。

也就是说

String str = "abc"; 
// === 
char data[] = {'a', 'b', 'c'};
String str = new String(data);

原来这么回事啊！

所以，String 中有一个用于存储字符的 char 数组 value[]，这个数组存储了每个字符。另外一个就是 hash 属性，它用于缓存字符串的哈希码。因为 String 经常被用于比较，比如在 HashMap 中。如果每次进行比较都重新计算其 hashcode 的值的话，那无疑是比较麻烦的，而保存一个 hashcode 的缓存无疑能优化这样的操作。

String 可以通过许多途径创建，也可以根据 Stringbuffer 和 StringBuilder 进行创建。

毕竟我们本篇文章探讨的不是源码分析的文章，所以涉及到的源码不会很多。

除此之外，String 还提供了一些其他方法

• charAt ：返回指定位置上字符的值
  
• getChars: 复制 String 中的字符到指定的数组
  
• equals: 用于判断 String 对象的值是否相等
  
• indexOf : 用于检索字符串
  
• substring: 对字符串进行截取
  
• concat: 用于字符串拼接，效率高于 +
  
• replace：用于字符串替换
  
• match：正则表达式的字符串匹配
  
• contains: 是否包含指定字符序列
  
• split: 字符串分割
  
• join:  字符串拼接
  
• trim: 去掉多余空格
  
• toCharArray: 把 String 对象转换为字符数组
  
• valueOf: 把对象转换为字符串
  

StringBuilder

StringBuilder 类表示一个可变的字符序列，我们知道，StringBuilder 是非线程安全的容器，一般适用于单线程场景中的字符串拼接操作，下面我们就来从源码角度看一下 StringBuilder

首先我们来看一下 StringBuilder 的定义

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

StringBuilder 被 final 修饰，表示 StringBuilder 是不可被继承的，StringBuilder 类继承于 AbstractStringBuilder类。实际上，AbstractStringBuilder 类具体实现了可变字符序列的一系列操作，比如：append()、insert()、delete()、replace()、charAt() 方法等。

StringBuilder 实现了 2 个接口

• Serializable 序列化接口，表示对象可以被序列化。
• CharSequence 字符序列接口，提供了几个对字符序列进行只读访问的方法，例如 ength()、charAt()、subSequence()、toString() 方法等。

StringBuilder 使用 AbstractStringBuilder 类中的两个变量作为元素

char[] value; // 存储字符数组
int count; // 字符串使用的计数

StringBuffer

StringBuffer 也是继承于 AbstractStringBuilder ，使用 value 和 count 分别表示存储的字符数组和字符串使用的计数，StringBuffer 与 StringBuilder 最大的区别就是 StringBuffer 可以在多线程场景下使用，StringBuffer 内部有大部分方法都加了 synchronized 锁。在单线程场景下效率比较低，因为有锁的开销。

StringBuilder 和 StringBuffer 的扩容问题

我相信这个问题很多同学都没有注意到吧，其实 StringBuilder 和 StringBuffer 存在扩容问题，先从 StringBuilder 开始看起

首先先注意一下 StringBuilder 的初始容量

public StringBuilder() {
  super(16);
}

StringBuilder 的初始容量是 16，当然也可以指定 StringBuilder 的初始容量。

在调用 append 拼接字符串，会调用 AbstractStringBuilder 中的 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;
}

上面代码中有一个 ensureCapacityInternal 方法，这个就是扩容方法，我们跟进去看一下

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

这个方法会进行判断，minimumCapacity 就是字符长度 + 要拼接的字符串长度，如果拼接后的字符串要比当前字符长度大的话，会进行数据的复制，真正扩容的方法是在 newCapacity 中

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;
}

扩容后的字符串长度会是原字符串长度增加一倍 + 2，如果扩容后的长度还比拼接后的字符串长度小的话，那就直接扩容到它需要的长度  newCapacity = minCapacity，然后再进行数组的拷贝。

4

总结

本篇文章主要描述了 String 、StringBuilder 和 StringBuffer 的主要特性，String、StringBuilder 和 StringBuffer 的底层构造是怎样的，以及 String 常量池的优化、StringBuilder 和 StringBuffer 的扩容特性等。

如果有错误的地方，还请大佬们提出宝贵意见。