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Java 中的 StringBuilder 與 StringBuffer

Susan Sarandon原創: 2024-11-18 03:19:02907瀏覽

StringBuilder vs StringBuffer in Java

在 Java 中，當使用可變字串（可以修改的字串）時，您可能需要在 StringBuilder 和 StringBuffer 之間進行選擇。雖然兩者都是允許修改其值的可變類，但它們在線程安全、效能和應用程式方面存在顯著差異。在這裡，我們將比較它們的特性並提供程式碼範例來說明何時使用它們。

主要區別：StringBuilder 與 StringBuffer

功能字串產生器字串緩衝區標題>

Feature	StringBuilder	StringBuffer
Mutability	Mutable	Mutable
Stored in	Heap (does not use String Pool)	Heap (does not use String Pool)
Thread Safety	Not thread-safe	Thread-safe
Synchronization	Not synchronized	Synchronized
Performance	Faster due to lack of synchronization	Slower due to synchronization overhead
Use Case	Single-threaded scenarios	Multi-threaded scenarios where thread-safety is required

可變性可變可變儲存在堆（不使用字串池）堆（不使用字串池）線程安全非線程安全線程安全同步未同步已同步性能更快由於缺乏同步由於同步開銷而變慢用例單線程場景需要線程安全的多線程場景表>

讓我們更詳細地探索每個課程。

1. StringBuilder：單執行緒環境的高效選擇

StringBuilder 是一個可變類，這意味著它允許修改其內容。
它是線程不安全，因此它非常適合單線程場景。
未同步：由於沒有同步開銷，StringBuilder 比 StringBuffer 更快。
多執行緒限制：在沒有額外安全措施的多執行緒環境中使用 StringBuilder 可能會導致競爭條件和其他並發問題。

範例：示範 StringBuilder 中的執行緒不安全性

在此範例中，我們使用兩個執行緒將字元附加到 StringBuilder 實例。然而，由於缺乏同步，我們遇到了競爭條件：

public class StringBuilderBasics {

    public void threadUnsafe() {
        // Common resource being shared
        StringBuilder builder = new StringBuilder();

        // Thread appending "A" 1000 times
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                builder.append("A");
            }
        });

        // Thread appending "B" 1000 times
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                builder.append("B");
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // Result: 1840 (unpredictable)
        System.out.println("Length: " + builder.toString().length());
    }

    public static void main(String[] args) {
        new StringBuilderBasics().threadUnsafe();
    }
}

說明：

由於執行緒不安全，StringBuilder 輸出的最終長度是不可預測的（例如，1840 而不是 2000）。
發生這種情況是因為兩個線程都嘗試同時追加字符，導致覆蓋或刪除操作。

重點：僅在單執行緒環境中或在外部處理執行緒安全時使用 StringBuilder。

2. StringBuffer：多執行緒環境的安全選擇

StringBuffer 是可變的，允許修改其內容。
它是同步，這使得它線程安全。
非常適合需要執行緒安全的多執行緒環境。
效能成本：同步會帶來開銷，因此 StringBuffer 比 StringBuilder 慢。

範例：StringBuffer 中的線程安全

這裡是與上面相同的範例，但這次使用 StringBuffer：

public class StringBufferBasics {

    public void threadSafe() {
        // Common resource being shared
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();

        // Thread appending "A" 1000 times
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                buffer.append("A");
            }
        });

        // Thread appending "B" 1000 times
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                buffer.append("B");
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();

        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // Result: 2000
        System.out.println("Length: " + buffer.toString().length());
    }

    public static void main(String[] args) {
        new StringBufferBasics().threadSafe();
    }
}

說明：

StringBuffer 確保兩個執行緒安全追加，達到預期長度 2000。
雖然最終字串是執行緒安全的，但輸出可能是交錯（例如，「AAABBB...」混合在一起），因為執行緒執行順序不確定.

重點：將 StringBuffer 用於資料一致性至關重要且需要同步的多執行緒應用程式。

選出正確的班級

要在 StringBuilder 和 StringBuffer 之間做出選擇，請考慮以下因素：

在單執行緒場景中使用 StringBuilder，其中效能至關重要且執行緒安全不成問題。
在多執行緒場景中使用 StringBuffer，其中您需要可變字串操作並需要執行緒安全以避免競爭條件。

結論

這個比較應該可以幫助您在 StringBuilder 和 StringBuffer 之間做出明智的選擇。了解可變性、效能和執行緒安全性之間的權衡可以在使用 Java 中的字串時做出更好的決策。