StringBuilder与StringBuffer是两个常用的操作字符串的类。大家都知道，StringBuilder是线程不安全的，而StringBuffer是线程安全的。前者是JDK1.5加入的，后者在JDK1.0就有了。下面分析一下它们的内部实现。
一、继承关系
| 1 2 3 4 5 6 7 | 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，两个类的继承关系是一模一样的。Serializable是可以序列化的标志。CharSequence接口包含了charAt()、length() 、subSequence()、toString()这几个方法，String类也实现了这个接口。这里的重点是抽象类AbstractStringBuilder，这个类封装了StringBuilder和StringBuffer大部分操作的实现。
二、AbstractStringBuilder
1、变量及构造方法
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | char [] value; int count; AbstractStringBuilder() { } AbstractStringBuilder( int capacity) { value = new char [capacity]; } |
AbstractStringBuilder内部用一个char[]数组保存字符串，可以在构造的时候指定初始容量方法。
2、扩容
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 | 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); } |
扩容的方法最终是由expandCapacity()实现的，在这个方法中首先把容量扩大为原来的容量加2，如果此时仍小于指定的容量，那么就把新的容量设为minimumCapacity。然后判断是否溢出，如果溢出了，把容量设为Integer.MAX_VALUE。最后把value值进行拷贝，这显然是耗时操作。
3、append()方法
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | 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，它有很多形式的重载。上面是其中一种，用于追加字符串。如果str是null,则会调用appendNull()方法。这个方法其实是追加了’n’、’u’、’l’、’l’这几个字符。如果不是null，则首先扩容，然后调用String的getChars()方法将str追加到value末尾。最后返回对象本身，所以append()可以连续调用。
三、StringBuilder
AbstractStringBuilder已经实现了大部分需要的方法，StringBuilder和StringBuffer只需要调用即可。下面来看看StringBuilder的实现。
1、构造器
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | 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默认的容量大小为16。当然也可以指定初始容量，或者以一个已有的字符序列给StringBuilder对象赋初始值。
2、append()方法
| 1 2 3 4 5 6 7 8 | public StringBuilder append(String str) { super .append(str); return this ; } public StringBuilder append(CharSequence s) { super .append(s); return this ; } |
append()的重载方法很多，这里随便列举了两个。显然，这里是直接调用的父类AbstractStringBuilder中的方法。
3、toString()
| 1 2 3 4 | public String toString() { // Create a copy, don't share the array return new String(value, 0 , count); } |
toString()方法返回了一个新的String对象，与原来的对象不共享内存。其实AbstractStringBuilder中的subString()方法也是如此。
四、SringBuffer
StiringBuffer跟StringBuilder类似，只不过为了实现同步，很多方法使用lSynchronized修饰，如下面的方法：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | 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，方法前面确实加了Synchronized。
另外，在上面的append()以及setLength()方法里面还有个变量toStringCache。这个变量是用于最近一次toString()方法的缓存，任何时候只要StringBuffer被修改了这个变量会被赋值为null。StringBuffer的toString如下：
| 1 2 3 4 5 6 | public synchronized String toString() { if (toStringCache == null ) { toStringCache = Arrays.copyOfRange(value, 0 , count); } return new String(toStringCache, true ); } |
在这个方法中，如果toStringCache为null则先缓存。最终返回的String对象有点不同，这个构造方法还有个参数true。找到String的源码看一下：
| 1 2 3 4 | String( char [] value, boolean share) { // assert share : "unshared not supported"; this .value = value; } |
原来这个构造方法构造出来的String对象并没有实际复制字符串，只是把value指向了构造参数，这是为了节省复制元素的时间。不过这个构造器是具有包访问权限，一般情况下是不能调用的。
总结
- StringBuilder和StringBuffer都是可变字符串，前者线程不安全，后者线程安全。
- StringBuilder和StringBuffer的大部分方法均调用父类AbstractStringBuilder的实现。其扩容机制首先是把容量变为原来容量的2倍加2。最大容量是Integer.MAX_VALUE，也就是0x7fffffff。
- StringBuilder和StringBuffer的默认容量都是16，最好预先估计好字符串的大小避免扩容带来的时间消耗。
以上就是本文的全部内容，希望对大家学习Java中两个常用的操作字符串的类StringBuilder和StringBuffer有所帮助。
