StringBuilder 与 StringBuffer的区别

一、线程安全

      StringBuilder线程不安全的，StringBuffer线程安全

StringBuffer（线程安全）

public class StringBuffer extends AbstractStringBuilder {
    
    // 所有修改方法都加 synchronized 锁
    public synchronized StringBuffer append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }
    
    public synchronized int length() {
        return count;
    }
    
    public synchronized void setCharAt(int index, char ch) {
        // ...
    }
}

StringBuilder（非线程安全）

public class StringBuilder extends AbstractStringBuilder {
    
    // 无 synchronized 修饰
    public StringBuilder append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }
    
    public int length() {
        return count;
    }
}

二、继承关系

java.lang.Object
2    └── java.lang.AbstractStringBuilder
3            ├── java.lang.StringBuilder
4            └── java.lang.StringBuffer

      两者都继承自 AbstractStringBuilder，共享大部分底层实现代码

三、核心字段（AbstractStringBuilder）

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
2    // 存储字符的数组
3    char[] value;
4    
5    // 当前已使用的字符数量
6    int count;
7    
8    // ...其他方法
9}

注意：JDK 9+ 之后，String 改用 byte[] + 编码标记（Compact Strings），但 StringBuilder/StringBuffer 仍主要使用 char[]

四、扩容机制（核心原理）

// AbstractStringBuilder 中的扩容逻辑
private void expandCapacity(int minimumCapacity) {
    // 新容量 = 原容量 × 2 + 2
    int newCapacity = (value.length + 1) * 2;
    
    // 如果新容量仍不够，则使用最小需求容量
    if (newCapacity < minimumCapacity) {
        newCapacity = minimumCapacity;
    }
    
    // 处理溢出情况
    if (newCapacity < 0) {
        if (minimumCapacity < 0) {
            throw new OutOfMemoryError();
        }
        newCapacity = Integer.MAX_VALUE;
    }
    
    // 创建新数组并复制
    value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
}

扩容规则

场景

扩容策略

默认构造

初始容量 16

容量不足

newCapacity = (oldCapacity + 1) * 2

指定容量构造

初始容量 = 指定值

五、性能对比测试

操作

String

StringBuffer

StringBuilder

10万次拼接

~3000-5000ms

~15-30ms

~10-20ms

原因

每次创建新对象

同步锁开销

无锁开销

六、源码核心差异总结

维度

StringBuffer

StringBuilder

类修饰

final class

final class

继承

AbstractStringBuilder

AbstractStringBuilder

方法修饰

synchronized

无同步

底层数组

char[] value

char[] value

扩容公式

(oldCapacity + 1) * 2

(oldCapacity + 1) * 2

默认容量

16

16

序列化

实现 Serializable

实现 Serializable

七、深度理解

1. 为什么不安全？

   • StringBuilder 的 count 和 value 在多线程下可能被同时修改，导致数据不一致

2. 为什么性能好？

   • 避免了 synchronized 的锁竞争和上下文切换开销

3. 最佳实践：

   //  推荐：预估容量，减少扩容
   StringBuilder sb = new StringBuilder(256);
   
   //  推荐：链式调用
   sb.append("Hello").append(" ").append("World");
   
   //  避免：频繁扩容
   StringBuilder sb = new StringBuilder(); // 会多次扩容