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String、StringBuilder、StringBuffer 的本质区别

news 2026/5/12 14:54:40

作为 Java 开发者，String、StringBuilder、StringBuffer 这三个类几乎每天都在用。但面试官总爱问这道题，因为它背后藏着 JVM 内存模型、线程安全、性能优化等核心知识点。今天我们从本质出发，彻底把这三个类讲透。

一、String 为什么不可变？

看一下 JDK 源码，String 类被 final 修饰不能被继承，底层字符数组 value 也是 final 的，一旦赋值就不能改变引用。所以当你写下：

String s = "hello";

s = s + " world";

你以为是在修改 s，实际上是创建了一个新的 String 对象 "hello world"，然后让 s 指向这个新对象。原来的 "hello" 对象还在堆里，等待 GC 回收。

这就是为什么在循环里用 String 拼接字符串会有性能问题，每次拼接都在创建新对象，内存抖动严重。

经典面试题：字符串常量池

String a = "hello";

String b = "hello";

String c = new String("hello");

a == b 结果是 true（常量池复用），a == c 结果是 false（new 在堆上创建新对象），a.equals(c) 结果是 true。字面量赋值时，JVM 会先检查常量池里有没有这个字符串，有就直接复用。

二、StringBuilder：高性能的可变字符序列

StringBuilder 是 JDK 1.5 引入的，专门解决 String 频繁拼接的性能问题。底层也是 char 数组，但这个数组是可变的。

低效写法：

String result = "";

for (int i = 0; i小于10000; i++) result += i;

高效写法：

StringBuilder sb = new StringBuilder();

for (int i = 0; i小于10000; i++) sb.append(i);

性能差距可能达到 500 倍以上！因为 String 每次 += 都创建新对象，而 StringBuilder 在原数组上扩容追加。

扩容机制

StringBuilder 默认容量 16，超出时扩容为（原容量 x 2）+ 2。如果你提前知道字符串的大概长度，可以在构造时指定初始容量：new StringBuilder(1024)，减少扩容次数。

三、StringBuffer：线程安全版

StringBuffer 比 StringBuilder 早出现，API 几乎一模一样，最大的区别是所有方法都加了 synchronized 关键字，保证多线程安全，但也带来了性能开销。

什么时候用 StringBuffer？只有多线程共享同一个字符串构建器时才需要。如果 StringBuilder 只是方法内的局部变量，每个线程都有自己的栈帧，不存在共享，用 StringBuilder 完全没问题。

四、三者核心对比

String：不可变、线程安全、频繁修改时性能差、适合字符串不变或少量拼接

StringBuilder：可变、非线程安全、性能最好、适合单线程频繁拼接

StringBuffer：可变、线程安全、性能略差、适合多线程共享拼接

五、编译器优化的坑

很多人以为 String 拼接一定慢，其实不完全对。Java 编译器会对常量拼接做优化：String s = "hello" + " world"; 在编译期就变成了 "hello world"。

但在循环里就不一样了，每次循环都会 new 一个 StringBuilder，所以循环拼接一定要手动用 StringBuilder。

总结

String 的不可变性是核心设计，带来了线程安全和常量池复用的好处，代价是频繁修改时的性能损耗。StringBuilder 和 StringBuffer 都是为了解决这个问题而生，区别只在于是否需要线程安全。实际开发中 99% 的场景用 StringBuilder 就够了。

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