StringBuilder的线程为什么不安全

StringBuffer和StringBuilder的区别在哪里？

StringBuffer是线程安全的，StringBuilder是线程不安全的。

那么StringBuilder不安全在哪里？在想这个问题前，我们要知道StringBuffer和StringBuilder的内部实现和String类是一样的，都是通过一个char数组存储字符串，不同的是String类的char数组是final修饰的，是不可变的；但是StringBuffer和StringBuilder的char数组是可变的。

例子：

多线程操作StringBuilder对象

public class StringBuilderDemo{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        StringBuilder sBuilder = new StringBuilder();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(new Runnable(){
                @Override
                public void run(){
                    for(int j=0;j<1000;j++){
                        sBuilder.append("a");
                    }
                }
            }).start();
        }
        Thread.sleep(100);
        System.out.println(sBuilder.length());
    }
}

运行结果

7346

这段代码创建了10个线程，每个线程循环1000次往StringBuilder对象里append字符，正常情况应输出10000；但是结果是小于预期结果，在实际运行中还可能抛出异常“ArrayIndexOutOfBoundsException”

那么，问题来了，为什么输出值和预期不一样？为什么会抛出异常“ArrayIndexOutOfBoundsException”？

来看第一个问题：

StringBuilder的两个成员变量（这两个变量定义在AbstractStringBuilder里面，StringBuilder和StringBuffer都继承了AbstractStringBuilder）

//存储字符串的具体内容
char[] value;
//已经使用的字符数组的数量
int count;

在看StringBuilder的append()方法

@Override
public StringBuilder append(String str){
    super.append(str);
    return this;
}

StringBuilder的append()方法调用AbstractStringBuilder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;
}

看第8行，count += len; 假设count为10，len值为1，两个线程同时执行到这里，拿到的count值都为10，执行完加法运算后将值赋值给count，结果两个线程执行完后的count值为11，而不是12，这就是输出值比预期值要小的原因。

看第二个问题

回看AbstractStringBuilder的append()方法第6行

ensureCapacityInternal()方法是检查StringBuilder()对象的原char数组的容量能不能装下新的字符串，如果装不下就调用expandCapacity()方法对char数组进行扩容

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity){
    if(minimumCapacity - value.length>0)
        expandCapacity(minimumCapacity);
}

扩容即是new一个新的char数组，在将原来的数组内容复制到新的数组，最后将指针指向新的char数组

void expandCapacity(int minimunCapacity){
    //计算新的容量
    int newCapacity = value.length*2+2;
    //省略一些检查逻辑
    ...
    value = Array.copyOf(value,newCapacity);
}

Array.copyOf()方法

public static char[] copyOf(char[] original,int newLength){
    char[] copy = new char[newLength];
    //拷贝数组
    System.arraycopy(original,0,copy,0,Mathmin(original.length,newLength));
    return copy;
}

AbstractStringBuilder的append()方法第7行，是将String对象的char数组内容拷贝到StringBuilder对象的char数组里面

 str.getChars(0,len,value,count);

getChars()方法

public void getChars(int srcBegin,int srcEnd,char dst[],int dstBegin){
    //
    ...
    System.arraycopy(value,srcBegin,dst,dstBegin,srcEnd-srcBegin);
}
 

拷贝流程：

假设现在有两个线程同时执行StringBuilder的append()方法，两个线程都执行完了ensureCapacityInternal()方法，此时count=5

此时线程1的cpu时间片用完了，线程2继续执行，线程2执行完append()方法后变为6

线程1继续执行str,getChars()方法的时候拿到的值是6，执行char数组拷贝的时候就会抛出异常ArrayIndexOutOfBoundsException。

解释完毕！

那么将StringBuilder换成StringBuffer会发生什么呢？

StringBuffer可是个线程安全的StringBuffer，当然是输出10000啦。