JDK源码解析之 Java.lang.StringBuilder

2022-12-01 20:05:42 浏览数 (1)

StringBuilder类表示一个可变的字符序列。StringBuilder的API与StringBuffer互相兼容,但是StringBuilder是非线程安全的,在大多数实现中它比StringBuffer更快。

一、类定义

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public final class StringBuffer
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{
    ...
}

StringBuilder类被 final 所修饰,因此不能被继承。

StringBuilder类继承于 AbstractStringBuilder类。实际上,AbstractStringBuilder类具体实现了可变字符序列的一系列操作,比如:append()、insert()、delete()、replace()、charAt()方法等。值得一提的是,StringBuffer也是继承于AbstractStringBuilder类。

StringBuilder类实现了2个接口:

  • Serializable 序列化接口,表示对象可以被序列化。
  • CharSequence 字符序列接口,提供了几个对字符序列进行只读访问的方法,比如:length()、charAt()、subSequence()、toString()方法等。

二、成员变量

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private transient char[] toStringCache;

// AbstractStringBuilder.java

char[] value;

int count;
  • value、count这两个变量是继承自父类

三、构造方法

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//默认构造方法设置了value数组的初始容量为16。
public StringBuilder() {
    super(16);
}
//设置了value数组的初始容量为指定的大小。
public StringBuilder(int capacity) {
    super(capacity);
}
//接受一个String对象作为参数,设置了value数组的初始容量为String对象的长度 16,并把String对象中的字符添加到value数组中。
public StringBuilder(String str) {
    super(str.length()   16);
    append(str);
}
//接受一个CharSequence对象作为参数,设置了value数组的初始容量为CharSequence对象的长度 16,并把CharSequence对象中的字符添加到value数组中。
public StringBuilder(CharSequence seq) {
    this(seq.length()   16);
    append(seq);
}

// AbstractStringBuilder.java
AbstractStringBuilder(int capacity) {
    value = new char[capacity];
}

StringBuilder类提供了4个构造方法。构造方法主要完成了对value数组的初始化。

四、普通方法

StringBuilder实现了AbstractStringBuilder和CharSequence,他的方法都来自于这两个类,绝大部分都是通过super来调用的。

4.1、append()方法
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@Override
public StringBuilder append(boolean b) {
    super.append(b);
    return this;
}

// AbstractStringBuilder.java
public AbstractStringBuilder append(boolean b) {
    if (b) {
        ensureCapacityInternal(count   4);
        value[count  ] = 't';
        value[count  ] = 'r';
        value[count  ] = 'u';
        value[count  ] = 'e';
    } else {
        ensureCapacityInternal(count   5);
        value[count  ] = 'f';
        value[count  ] = 'a';
        value[count  ] = 'l';
        value[count  ] = 's';
        value[count  ] = 'e';
    }
    return this;
}    

@Override
public StringBuilder append(String str) {
    super.append(str);
    return this;
}

// AbstractStringBuilder.java
public AbstractStringBuilder append(String str) {
    if (str == null)
        return appendNull();
    int len = str.length();
    ensureCapacityInternal(count   len);
    str.getChars(0, len, value, count);
    count  = len;
    return this;
}    

调用了父类AbstractStringBuilder类中对应的方法。最后,append()方法返回了StringBuilder对象自身。

append()方法将指定参数类型的字符串表示形式追加到字符序列的末尾。它可以接受boolean、char、char[]、CharSequence、double、float、int、long、Object、String、StringBuffer这些类型的参数。这些方法最终都,以便用户可以链式调用StringBuilder类中的方法。

AbstractStringBuilder类的各个append()方法大同小异。append()方法在追加字符到value数组中之前都会调用ensureCapacityInternal()方法来确保value数组有足够的容量,然后才把字符追加到value数组中。

4.2、toString()方法
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@Override
public String toString() {
    // Create a copy, don't share the array
    return new String(value, 0, count);
}
4.3、writeObject和readObject
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    /**
     * Save the state of the {@code StringBuilder} instance to a stream
     * (that is, serialize it).
     *
     * @serialData the number of characters currently stored in the string
     *             builder ({@code int}), followed by the characters in the
     *             string builder ({@code char[]}).   The length of the
     *             {@code char} array may be greater than the number of
     *             characters currently stored in the string builder, in which
     *             case extra characters are ignored.
     */
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException {
        s.defaultWriteObject();
        s.writeInt(count);
        s.writeObject(value);
    }

    /**
     * readObject is called to restore the state of the StringBuffer from
     * a stream.
     */
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        s.defaultReadObject();
        count = s.readInt();
        value = (char[]) s.readObject();
    }

实现自Serializable接口后,可定制的序列化过程

五、StringBuffer 与 StringBuilder

5.1、类继承关系:
StringBuilder 和 StringBuffer是高度类似的两个类,都是可变字符序列,他们都实现了AbstractStringBuilder
5.2、方法体系:

他们除了实现了AbstractStringBuilder 和 CharSequence外,实际上他们没有自己的方法,所有的方法都来自AbstractStringBuilder 和 CharSequence

5.3、线程安全

StringBuffer是线程安全的,StringBuilder是非线程安全的,其实线程安全也就是方法前面增加了一个synchronized关键字

toStringCache:StringBuffer中有一个toStringCache 就像它的名字一样,toString()方法的cache

简言之就是缓存toString方法的,每次调用toString会检查这个字段,如果不为null将会使用它进行对象创建

如果为null 将会给他初始化赋值,也就是缓存,当调用其他的任何方法改变StringBuffer时,就会把toStringCache进行清空,如果每次都是更改变动后调用,显然,还适得其反的浪费了性能

如果多次调用toString将会得到好处

5.4、总结

两个类的功能逻辑上来说基本一样,都是可变的字符序列

代码的相似度也很高

他们本身就是为了做同一件事情

只不过是各自的侧重点不同

他们都实现了AbstractStringBuilder和CharSequence

他们的方法都来自于这两个类

只不过StringBuffer是线程安全的,StringBuilder非线程安全

其实 早在1.0版本StringBuffer 就已经存在了

StringBuffer则是在1.5才加入进来的,AbstractStringBuilder 也是在1.5加入进来

StringBuilder 就是 StringBuffer的一个非线程安全的实现

AbstractStringBuilder 也是后来才对类的设计进行抽象升华的

StringBuffer才实现了这个类

他们的源代码也大多数是雷同的

主要差异就在于以下三点

StringBuffer覆盖的方法略微多一点

StringBuffer 在方法上增加了synchronized关键字用于同步,亦或者应该说,StringBuilder去掉了synchronized

StringBuffer的toStringCache缓存

如果去掉这三点,这两份代码就几乎是一样的了

除非你的确非常确信你需要使用StringBuffer

否则,如果不可变使用String

如果可变使用StringBuilder ,尽可能的放弃StringBuffer 吧

总结起来就一句话

StringBuilder是StringBuffer的非同步版本就是版本改写

能用StringBuilder就不要用StringBuffer。

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