Java 中 String 和 StringBuffer 的区别

在 Java 中，String 是不可变的，这意味着一旦创建，我们就无法更改它。这使得它在频繁修改文本时效率较低。相反，StringBuffer 是可变的且线程安全的，非常适合需要频繁更改的字符串，尤其是在多线程环境中。

Java 字符串

在 Java 中，String 用于表示字符序列，但它们在可变性以及处理修改的方式上存在显著差异。

String 的特性

1. 不可变性： String 对象在 Java 中最关键的特性是它们是不可变的。这意味着当我们创建了一个 String 对象后，它的内容就不能被更改。

当对 String 执行诸如连接或子字符串之类的操作时，会创建一个全新的 String 对象，其中包含修改后的内容。然而，原始的 String 对象在内存中保持不变。

示例

它是如何工作的？

String 对象内部使用一个 char 数组来存储字符序列。由于它们是不可变的，这个 char 数组在创建后基本上是固定大小和内容的。

2. 线程安全性（同步）： 由于 String 对象是不可变的，它们本质上是线程安全的。多个线程可以并发访问它们，而不会有数据不一致的风险，因为它们的状态无法更改。

3. String 性能： 对于涉及频繁修改的操作，String 通常效率较低。每次修改都会创建一个新的 String 对象。这会导致更多的内存分配和更多的垃圾回收工作。当字符串是常量或很少修改时，它是高效的。

4. 内存使用： String Pool 存储字符串字面量。如果已存在具有相同值的 String 对象，它会通过重用现有对象来优化内存使用。

使用 new String() 创建的 String 对象存储在通用堆内存中，不属于 String Pool。

5. 主要用例： 当一个字符序列是常量且不会被修改时，使用 String。非常适合表示固定文本，例如名称、标签或枚举值。它们在多线程环境中很有用，因为不可变性是安全性的优势。

输出

Original String: Hello
Memory address (approx. hash): 622488023

After Concatenation (originalString + " World"): Hello World
Memory address of concatenatedString: 2124308362
Original String after concatenation: Hello
Memory address of originalString (still the same): 622488023

解释

当执行 originalString + " World" 时，会在内存中创建一个新的 String 对象 "Hello World"。originalString 本身仍然指向原始的 "Hello" 对象。

只有当我们重新赋值 originalString = originalString + " Java" 时，originalString 变量才会指向一个包含 "Hello Java" 的新 String 对象。如果没有任何其他引用指向它们，旧的 "Hello" 和 "Hello World" 对象可能会符合垃圾回收的条件。

注意：您在此程序中可能会得到不同的内存地址。

Java StringBuffer

在 Java 中，String 用于表示字符序列，但它们在可变性以及处理修改的方式上存在显著差异。

StringBuffer 的特性

1. StringBuffer 可变： StringBuffer 对象是可变的。诸如追加、插入或删除字符之类的操作会修改内存中的现有对象，而不是创建新对象。

示例

它是如何工作的？

StringBuffer 使用内部 char 数组，允许动态扩展。当其当前容量不再足够时，会在内部创建一个新的、更大的数组，并将字符数据传输过去，从而确保在同一个 StringBuffer 对象内进行高效的内容修改。如图所示，StringBuffer 对象包含长度（当前大小）和容量（分配的空间），允许它增长。

2. 线程安全：一次只有一个线程可以访问 StringBuffer 实例的方法。它可以在多线程环境中防止数据损坏。这会带来性能上的开销。

3. StringBuffer 的性能： 对于涉及频繁修改的场景，StringBuffer 比 String 更高效。由于它修改现有对象，因此避免了创建许多新对象的开销。

4. 然而，由于其同步特性，在单线程环境中它比 StringBuilder 略慢，因为有获取和释放锁的开销。

5. StringBuffer 的内存使用： StringBuffer 对象始终存储在通用堆内存中。它们不使用 String Pool。

6. StringBuffer 的主要用例：当字符序列需要频繁修改且需要线程安全时使用。

输出

Original StringBuffer: Hello
Memory address (approx. hash): 622488023
After append(" World"): Hello World
Memory address of sb (still the same): 622488023
After insert(6, "Beautiful "): Hello Beautiful World
Memory address of sb (still the same): 622488023

解释

在所有修改操作（追加、插入、删除、反转）中，StringBuffer 对象 sbuff 本身会被直接修改。我们可以观察到它的 System.identityHashCode()（内存地址的大致表示）在这些操作中保持不变，这表明对于这些修改，堆中没有创建新对象。只有当我们显式调用 sbuff.toString() 时，才会根据 StringBuffer 的当前内容创建一个新的 String 对象。

注意：您在此程序中可能会得到不同的内存地址。

String 与 StringBuffer 的对比

String 的用法

• 我们有不会更改或很少更改的文本。
• 我们处理的字符串连接或操作数量很少，创建新 String 对象的开销可以忽略不计。
• 我们优先考虑不可变性和固有的线程安全性。

StringBuffer 的用法

• 我们需要对字符串执行频繁的修改（插入、删除、追加）。
• 应用程序在多线程环境中运行，其中字符串操作的线程安全是一个关键问题。

结论

String 和 StringBuffer 的主要区别对于有效的 Java 字符序列处理至关重要。String 对象是不可变的，这使得它们天然线程安全，并且非常适合常量文本。相比之下，对 String 进行频繁修改会导致性能开销，因为每次操作都会创建一个新对象。

String 和 StringBuffer 选择题

1) Java 中 String 对象的主要特性是其 __________，这意味着一旦创建，其内容就不能被更改。

1. 可变的
2. volatile
3. 不可变的
4. 动态的

2) 当一个 String 对象被修改时（例如，通过连接），会在内存中创建一个 __________ String 对象。

1. new
2. 临时的
3. 缓存的
4. 共享的

3) StringBuffer 对象是 _________ 的，允许 append() 和 insert() 等操作修改内存中的现有对象。

1. 不可变的
2. static
3. 可变的
4. 固定大小

4) StringBuffer 的 __________ 是内部缓冲区可容纳的字符总数，在需要调整大小时可以增长，而无需创建新的对象实例。

1. 可变
2. 缓存
3. 容量
4. String

5) 调用 StringBuffer 对象的 __________ 方法将从其当前内容创建一个新的 String 对象。

1. String Pool
2. 静态
3. toString()
4. 动态