Java中String、StringBuilder和StringBuffer的主要区别是什么？在什么场景下应该使用它们？

题目

Java中String、StringBuilder和StringBuffer的主要区别是什么？在什么场景下应该使用它们？

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

字符串操作性能,不可变对象,线程安全

快速回答

主要区别：

• String：不可变对象，每次修改都会创建新对象，适合存储常量或少量字符串操作
• StringBuilder：可变对象，非线程安全，性能最高，适合单线程环境下的频繁字符串操作
• StringBuffer：可变对象，线程安全（synchronized方法），性能低于StringBuilder，适合多线程环境下的字符串操作

使用场景：优先使用StringBuilder（单线程），多线程共享时用StringBuffer，不修改的字符串用String。

解析

1. 核心区别

String 是不可变对象（immutable），底层使用final char数组存储数据。每次拼接、替换等操作都会创建新对象，频繁操作会产生大量临时对象，增加GC压力。

// String操作示例 - 性能低
String result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    result += i;  // 每次循环创建新String对象
}

StringBuilder 和 StringBuffer 都是可变对象（mutable），底层使用可扩容的char数组。修改时直接操作原数组，避免对象创建开销。

2. 性能对比

性能测试示例（万次拼接耗时）：

• String: ~450ms
• StringBuilder: ~2ms
• StringBuffer: ~3ms

3. 使用场景

• 使用String：
  • 定义常量字符串（如配置信息）
  • 不频繁修改的字符串操作
  • 需要线程安全的只读场景
• 使用StringBuilder：
  • 单线程下的字符串拼接（如SQL拼接）
  • 循环体内的字符串处理
  • 高性能要求的场景（99%的日常开发）
• 使用StringBuffer：
  • 多线程共享的字符串操作（如全局日志缓冲）
  • 需要同步修改的复杂业务逻辑

4. 最佳实践

// 正确用法示例
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    sb.append(i);  // 只操作同一个对象
}
String result = sb.toString();

• 预估大小：初始化时指定容量避免扩容（如 new StringBuilder(1024)）
• 避免在循环中使用 + 拼接字符串
• 多线程场景优先考虑线程局部变量（ThreadLocal）配合StringBuilder

5. 常见错误

• 在循环中使用 String += ... 导致性能灾难
• 多线程误用StringBuilder引发数据不一致
• 未初始化合适容量导致频繁数组扩容

6. 扩展知识

• JVM优化：编译器会将部分 String + 转换为StringBuilder操作（仅限于简单拼接）
• 内存占用：String有内存优化（字符串常量池），StringBuilder/Buffer占用连续内存
• Java 9+：底层改用byte[]存储，减少内存消耗（Latin1字符节省50%空间）