面试中经常问到的一个问题:StringBuilder
和StringBuffer
的区别是什么?
我们非常自信的说出:StringBuilder
是线程安全的,StirngBuffer
是线程不安全的
面试官:StringBuilder
不安全的点在哪儿?
这时候估计就哑巴了。。。
分析
StringBuffer
和StringBuilder
的实现内部是和String
内部一样的,都是通过 char[]
数组的方式;不同的是String
的char[]
数组是通过final
关键字修饰的是不可变的,而StringBuffer
和StringBuilder
的char[]
数组是可变的。
首先我们看下边这个例子:
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++){
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++){
stringBuilder.append("a");
}
}).start();
}
Thread.sleep(100L);
System.out.println(stringBuilder.length());
}
}
直觉告诉我们输出结果应该是10000000
,但是实际运行结果并非我们所想。
从上图可以看到输出结果是9970698
,并非是我们预期的1000000
,并且还抛出了一个异常ArrayIndexOutOfBoundsException
{非必现}
为什么输出结果并非预期值?
我们先看一下StringBuilder
的两个成员变量(这两个成员变量实际上是定义在AbstractStringBuilder
里面的,StringBuilder
和StringBuffer
都继承了AbstractStringBuilder
)
StringBuilder
的append
方法
StringBuilder
的append
方法调用了父类的append
方法
我们直接看第七行代码,count += len;
不是一个原子操作,实际执行流程为
- 首先加载
count
的值到寄存器 - 在寄存器中执行
+1
操作 - 将结果写入内存
假设我们count
的值时10
,len
的值为1
,两个线程同时执行到了第七行,拿到的值都是10
,执行完加法运算后将结果赋值给count
,所以两个线程最终得到的结果都是11
,而不是12
,这就是最终结果小雨我们预期结果的原因。
为什么会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException异常?
我们看回AbstractStringBuilder的追加()方法源码的第五行,ensureCapacityInternal()方法是检查StringBuilder的对象的原字符数组的容量能不能盛下新的字符串,如果盛不下就调用expandCapacity()方法对字符数组进行扩容。
private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
//溢出意识代码
if (minimumCapacity - value .length> 0)
expandCapacity(minimumCapacity);
}
扩容的逻辑就是新一个新的字符数组,新的字符数组的容量是原来字符数组的两倍再加2,再通过System.arryCopy()函数将原数组的内容复制到新数组,最后将指针指向新的字符数组。
void expandCapacity(int minimumCapacity) {
//计算新的容量
int newCapacity = value .length * 2 + 2 ;
//中间省略了一些检查逻辑
...
value = Arrays.copyOf( value,newCapacity);
}
Arrys.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,
Math.min(original.length,newLength));
返回 副本;
}
AbstractStringBuilder的追加()方法源码的第六行,是将字符串对象里面炭数组里面的内容拷贝到StringBuilder的对象的字符数组里面,代码如下:
str.getChars(0,len, value,count);
则GetChars()方法
public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char dst [], int dstBegin) {
//中间省略了一些检查
...
System.arraycopy( value,srcBegin,dst,dstBegin,srcEnd - srcBegin);
}
假设现在有两个线程同时执行了StringBuilder
的append()
方法,两个线程都执行完了第五行的ensureCapacityInternal()
方法,此刻count=5
这个时候线程1
的cpu
时间片用完了,线程2
继续执行。线程2执行完整个append()
方法后count
变成6
了。
线程1
继续执行第六行的str.getChars()
方法的时候拿到的count
值就是6
了,执行char[]
数组拷贝的时候就会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException
异常。
至此,StringBuilder
为什么不安全已经分析完了。如果我们将测试代码的StringBuilder
对象换成StringBuffer
对象会输出什么呢?
结果肯定是会输出 1000000
,至于StringBuffer
是通过什么手段实现线程安全的呢?看下源代码就明白了了。。。
作者: Jacian
出处:https://www.cnblogs.com/Jacian/p/11553320.html
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