从JVM的视角深度解析String和StringBuilder的区别

字符串操作是程序设计中最常见的行为，Java语言中使用最广泛的字符串类是String类（还不知道String类的同学请看我之前的博客）。很多初级程序设计，只使用了String类，但是，当我们想提升程序运行效率，提升程序设计水平的时候，我们需要深度理解另一个字符串类SringBuilder。本文利用了反编译工具，从JVM字节码的视角，深度探讨了String和StringBuilder的区别和应用场景。

1、不可变的String

查看JDK文档可知，String对象是不可变的，如果对字符串进行拼接操作，每次拼接，都会构建一个新的String对象。看看下面的代码：

public class StringDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";
        s1 = s1+"world";
        System.out.println(s1);
    }
}

为了证明上面代码中拼接后的s1到底是不是一个新的String对象，可以使用JDK自带的工具Javap来反编译以上代码。在cmd中输入如下命令：

javap -c StringDemo

反编译出来的文件是汇编语言，即使你完全不懂汇编语言也无须担心，我已经为这份反编译文件增添了详细的注释，你一定能看懂，附上反编译文件源码和注释：

从反编译的代码中，我们可以知道，编译器为我们自动创建了一个StringBuilder对象，用来拼接字符串，在String拼接的时候，调用StringBuilder的append()方法，最后调用StringBuilder的toString()方法返回结果，赋值给s1。

2、StringBuilder类简介

StringBuilder是一个可变的字符串类，我们可以把它看成一个容器，这里的可变指的是StringBuilder对象中的内容是可变的。我们用一段有关StringBuilder的代码案例，介绍StringBuilder类的用法：

public class StringBuilderDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //无参构造方法
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("hello");//拼接字符串
        sb.append("world");
        String s1 = sb.toString(); //StringBuilder转换为字符串
        System.out.println(s1);
        
        //有参构造方法
        StringBuilder sb2 = new StringBuilder("hello world");
        String s2 = sb2.toString();
        System.out.println(s2);
    }
}

3、String和StringBuilder使用场景

在前面，我们分析了，当String字符串拼接时，编译器会自动优化，自动创建StringBuilder。可能你会觉得可以随意使用String对象，反正编译器会为你自动优化性能。但是，有一个疑问，我们必须解决：编译器到底可以为我们优化到什么程度？我们来更深入的看一看这个问题，请看下面的例子：假如现在要把一个String数组拼接成一个字符串，现在有两种写法

public class StringBuilderDemo {
    
    public String implicit(String[] fields){
        String result = "";
        for (int i = 0; i <fields.length ; i++) {
            result += fields[i];
        }
        return result;
    }
    public String explicit(String[] fields){
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i <fields.length ; i++) {
            result.append(fields[i]);
        }
        return result.toString();
    }    
    
}

implicit方法每次for循环都会创建一个新的StringBuilder对象，而explicit方法，只需要创建一个StringBuilder对象，显然提高了程序的运行效率。

4、总结

• String是不可变字符串
• StringBuilder是可变字符串
• 单次字符串拼接，建议使用String类，利用JVM自动优化
• 多次循环拼接，建议使用StringBuilder，提高程序运行效率

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 * 作者简介：本人擅长C++、Java和算法开发，具有7年一线开发经验，目前在某人工智能公司任技术总监。 
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