StringBuffer&StringBuilder详解

序言

StringBuffer与StringBuilder是java.lang包下被大家熟知的两个类。其异同为：一、长度都是可扩充的；二、StringBuffer是线程安全的，StringBuilder是线程不安全的。那么他们的长度是如何实现动态扩充以及StringBuffer的线程安全是如何实现的呢？通过“深度”阅读它们的源代码，最终弄明白其中的缘由。

正文

首先上一张StringBuffer和StringBuilder类结构图：

抽象类AbstractStringBuilder（也是核心实现类）实现了Appendable和CharSequence两个接口；StringBuffer与StringBuilder统统继承自AbstractStringBuilder，并且实现了java.io.Serializable和CharSequence接口。

下面简单描述下这几个接口所起到的作用(引用自中文api)。

• Appendable

：

 

能够被添加 char 序列和值的对象。如果某个类的实例打算接收

 

java.util.

 

Formatter

 

 的格式化输出，那么该类必须实现 Appendable 接口。

 

要添加的字符应该是有效的 Unicode 字符，正如 

 

Unicode Character Representation

 

 中描述的那样。注意，增补字符可能由多个 16 位char 值组成

• CharSequence：CharSequence 是 char 值的一个可读序列。此接口对许多不同种类的 char 序列提供统一的只读访问。char 值表示 Basic Multilingual Plane (BMP) 或代理项中的一个字符。有关详细信息，请参阅 Unicode 字符表示形式。此接口不修改 equals 和 hashCode 方法的常规协定。因此，通常未定义比较实现 CharSequence 的两个对象的结果。每个对象都可以通过一个不同的类实现，而且不能保证每个类能够测试其实例与其他类的实例的相等性。因此，使用任意 CharSequence 实例作为集合中的元素或映射中的键是不合适的。

• Serializable：类通过实现 java.io.Serializable 接口以启用其序列化功能。未实现此接口的类将无法使其任何状态序列化或反序列化。可序列化类的所有子类型本身都是可序列化的。序列化接口没有方法或字段，仅用于标识可序列化的语义。 

• AbstractStringBuilde

r这个抽象类提供了StringBuffer和StringBuilder绝大部分的实现。在

 

AbstractStringBuilder

 

的描述中说：如果去掉线程安全，那么

 

StringBuffer和StringBuilder是完全一致的。从实现的角度来说，StringBuffer所有方法(构造方法除外，因为没有必要)签名中都使用

 

synchronized

 

限定，也就是所有的方法都是同步的

 

。

eg.StringBuffer中replace()方法

1	public synchronized StringBuffer replace(int start, int end, String str) {

2	super.replace(start, end, str);

3	return this;

4

}

StringBuilder中replace()：

1	public StringBuilder replace(int start, int end, String str) {

2	super.replace(start, end, str);

3	return this;

4

}

区别仅仅在方法签名上是否有synchronized。

另外需要稍稍注意的问题是：StringBuffer同步只同步目标，比如：sb.append("i am not synchronized"),sb是同步的，而其中的参数未必是同步的。

而它们两个可扩展长度则是通过ensureCapacity(int minimumCapacity)来验证当前长度是否小于参数minimumCapacity，如果成立则进行分配空间。分配新空间的步长为（当前长度+1）的两倍。

实现如下：

01	public void ensureCapacity(int minimumCapacity) {

02	if (minimumCapacity > value.length) {

03	expandCapacity(minimumCapacity);

04

}

05

}

06	void expandCapacity(int minimumCapacity) {

07	int newCapacity = (value.length + 1) * 2;

08	if (newCapacity < 0) {

09	newCapacity = Integer.MAX_VALUE;

10	} else if (minimumCapacity > newCapacity) {

11	newCapacity = minimumCapacity;

12

}

13	value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);

14

}

如果新的长度小于0(溢出了)，则使用Integer的最大值作为长度。

另外，在阅读源码的过程中，发现两个有趣的问题，下面一一道来。

第一个，就是reverse的实现。其实我是第一次看StringBuilder和StringBuffer的源码，这里面的reverse的实现是我所知道的java中的最高效的实现，没有之一。

上源码，再做解释：

01	public AbstractStringBuilder reverse() {

02	boolean hasSurrogate = false;

03	int n = count - 1;

04	for (int j = (n-1) >> 1; j >= 0; --j) {

05	char temp = value[j];

06	char temp2 = value[n - j];

07	if (!hasSurrogate) {

08	hasSurrogate = (temp >= Character.MIN_SURROGATE && temp <= Character.MAX_SURROGATE)

09	|| (temp2 >= Character.MIN_SURROGATE && temp2 <= Character.MAX_SURROGATE);

10

}

11	value[j] = temp2;

12	value[n - j] = temp;

13

}

14	if (hasSurrogate) {

15	// Reverse back all valid surrogate pairs

16	for (int i = 0; i < count - 1; i++) {

17	char c2 = value[i];

18	if (Character.isLowSurrogate(c2)) {

19	char c1 = value[i + 1];

20	if (Character.isHighSurrogate(c1)) {

21	value[i++] = c1;

22	value[i] = c2;

23

}

24

}

25

}

26

}

27	return this;

28

}

reverse分成两个部分：前面一个循环与后面的判断。

首先地一个循环很高效，循环次数为长度(count)的一半，而且使用>>位移运算，交换数组value[j]与value[n-j]的值。这里一是循环次数少，而是使用最高效的位移运算所以说这个reverse很高效。在反转过程中还完成了一件事：就是为hasSurrogate赋值。赋值的依据就是value[j]与value[n-j]两个字符时候有一个在\uD800和\uDFFF之间，如果有则赋值为true。

而hasSurrogate的值作为下面一个if分支的依据，如果为true，则从头到尾循环一遍。至于为何要判断hasSurrogate，以及下面一个循环的意义，请移步这里：http://www.oschina.net/question/129471_37064 

其实到这里应该已经结束了，在我整理StringBuffer和StringBuilder结构图时发现（“刨祖坟”行家啊），发现它们两个又再次实现了CharSequence接口，为何说再次呢，因为AbstractStringBuilder已经实现了一次，不知何为！经过几个人讨论，结果还要请您再次移步这里：http://www.oschina.net/question/129471_37096 

如果不对，有知道它们底细的，要通知我哦。

以上就是我在阅读StringBuffer和StringBuilder的收获，与大家分享。

本文同时发布于：http://congmo.github.com/2012/02/02/1.html