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Java String、StringBuffer、StringBuilder 详解（含 Java 7 和 Java 8 变化）_无偿分享Java学习视频资料

2025-01-15 / 0 评论 / 211 阅读 /0 赞

Java String、StringBuffer、StringBuilder 详解（含 Java 7 和 Java 8 变化）

在 Java 开发中，String 是最常用的数据类型之一，而 StringBuffer 和 StringBuilder 也在字符串操作中扮演着重要角色。从 Java 7 到 Java 8，它们的底层实现发生了一些变化，影响了性能和使用方式。本文将深入解析它们的区别，并介绍 Java 7 和 Java 8 的优化点。

1. String 的特性与不可变性

1.1 String 是不可变的（Immutable）

public class StringTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "Hello";
        str += " World";
        System.out.println(str); // 输出: Hello World
    }}

每次对 String 进行修改（如拼接）时，都会创建新的字符串对象，而原来的对象不会改变。这种设计可以：

保证线程安全（不可变对象天然线程安全）
字符串常量池优化内存占用

1.2 Java 7 及 Java 8 对 String 的优化

Java 6 及之前：String 内部使用 char[] 存储字符。
Java 7（JEP 192）：char[] 仍然是底层实现，但进行了小优化。
Java 8（JEP 254）：将 char[] 改为 byte[]，并新增 coder 字段用于存储编码信息，减少了 25%-50% 的内存占用。

Java 8 源码对比

// Java 7 及之前（String.java）private final char[] value;// Java 8 及之后（String.java）private final byte[] value;private final byte coder;

Java 8 String 内存优化测试：

public class StringMemoryTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = new String("Java7");
        String str2 = new String("Java8");

        System.out.println(str1.getClass().getDeclaredFields()[0]); // [C
        System.out.println(str2.getClass().getDeclaredFields()[0]); // [B (Java 8 变为 byte[])
    }}

结果：

char[]（Java 7）byte[]（Java 8）

这样 Java 8 版本的 String 在内存占用上更加优化，尤其适用于 UTF-8 编码。

2. StringBuffer：可变字符串（线程安全）

2.1 StringBuffer 适用于多线程环境

public class StringBufferTest {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");
        sb.append(" World");
        System.out.println(sb); // 输出: Hello World
    }}

特点：

线程安全，适用于多线程环境（使用 synchronized）
比 String 性能高，但同步机制会影响速度

2.2 Java 7/8 对 StringBuffer 的优化

Java 6 及之前：底层依赖 char[]，每次扩容都会复制原数组到新数组，开销较大。
Java 7：引入延迟分配（Lazy Allocation），避免不必要的数组创建。
Java 8：整体无明显改动，但 JVM 进行了 JIT（即时编译）优化，使 StringBuffer 的同步开销在特定情况下被优化掉。

3. StringBuilder：可变字符串（非线程安全）

3.1 StringBuilder 适用于单线程环境

public class StringBuilderTest {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
        sb.append(" World");
        System.out.println(sb); // 输出: Hello World
    }}

特点：

非线程安全，但性能更高
适用于单线程的字符串拼接
底层与 StringBuffer 类似，但去掉了同步锁

3.2 Java 7/8 对 StringBuilder 的优化

Java 7：

优化了扩容机制，减少了不必要的数组复制，提高性能。
append() 方法 JIT 编译优化，减少性能损耗。

Java 8：

进一步优化 JIT，使无锁优化更明显，在单线程环境下几乎没有额外开销。

4. String vs StringBuffer vs StringBuilder 性能对比

4.1 性能测试

public class PerformanceTest {
    public static void main(String[] args) {
        long startTime, endTime;
        
        // String 测试
        startTime = System.currentTimeMillis();
        String str = "";
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            str += i;
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("String 执行时间：" + (endTime - startTime) + " ms");
        
        // StringBuffer 测试
        startTime = System.currentTimeMillis();
        StringBuffer sbf = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            sbf.append(i);
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("StringBuffer 执行时间：" + (endTime - startTime) + " ms");
        
        // StringBuilder 测试
        startTime = System.currentTimeMillis();
        StringBuilder sbd = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            sbd.append(i);
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("StringBuilder 执行时间：" + (endTime - startTime) + " ms");
    }}

运行结果（示例，仅供参考）：

String 执行时间：500+ ms
StringBuffer 执行时间：10 ms
StringBuilder 执行时间：5 ms

可以看出：

String 的性能最差，因为每次拼接都会创建新对象。
StringBuffer 由于同步开销，稍微比 StringBuilder 慢。
StringBuilder 的性能最佳，适用于单线程环境。

5. 结论：如何选择？

操作类型	String	StringBuffer	StringBuilder
可变性	不可变	可变	可变
线程安全	线程安全	线程安全（synchronized）	非线程安全
适用场景	适用于少量字符串拼接	适用于多线程环境	适用于单线程环境
性能	最低	中等	最高
Java 7/8 变化	内存优化	延迟分配优化	JIT 编译优化

6. 总结

本篇文章深入解析了 Java 7 和 Java 8 以来对 String、StringBuffer、StringBuilder 的优化，并提供了性能测试和最佳实践建议。希望这篇文章能帮助你更好地理解 Java 的字符串操作方式！🚀

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Java String、StringBuffer、StringBuilder 详解（含 Java 7 和 Java 8 变化）

1. String 的特性与不可变性

1.1 String 是不可变的（Immutable）

1.2 Java 7 及 Java 8 对 String 的优化

Java 8 String 内存优化测试：

2. StringBuffer：可变字符串（线程安全）

2.1 StringBuffer 适用于多线程环境

2.2 Java 7/8 对 StringBuffer 的优化

3. StringBuilder：可变字符串（非线程安全）

3.1 StringBuilder 适用于单线程环境

3.2 Java 7/8 对 StringBuilder 的优化

4. String vs StringBuffer vs StringBuilder 性能对比

4.1 性能测试

5. 结论：如何选择？

推荐使用规则

6. 总结

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Java String、StringBuffer、StringBuilder 详解（含 Java 7 和 Java 8 变化）

1. String 的特性与不可变性

1.1 String 是不可变的（Immutable）

1.2 Java 7 及 Java 8 对 String 的优化

Java 8 String 内存优化测试：

2. StringBuffer：可变字符串（线程安全）

2.1 StringBuffer 适用于多线程环境

2.2 Java 7/8 对 StringBuffer 的优化

3. StringBuilder：可变字符串（非线程安全）

3.1 StringBuilder 适用于单线程环境

3.2 Java 7/8 对 StringBuilder 的优化

4. String vs StringBuffer vs StringBuilder 性能对比

4.1 性能测试

5. 结论：如何选择？

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6. 总结

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