怎么实现SpringBuilder和StringBuffer源码解析

# 怎么实现StringBuilder和StringBuffer源码解析

## 一、引言

在Java字符串处理中，`StringBuilder`和`StringBuffer`是两类核心的可变字符序列类。本文将通过源码解析二者的实现机制、线程安全性差异及性能优化策略，帮助开发者深入理解其底层设计。

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## 二、核心类结构分析

### 1. 继承体系
```java
abstract class AbstractStringBuilder {
    char[] value;  // 存储字符的数组
    int count;     // 已使用的字符数
}
class StringBuilder extends AbstractStringBuilder implements CharSequence {}
class StringBuffer extends AbstractStringBuilder implements CharSequence {}

2. 关键字段

• value[]：动态扩容的字符数组（初始容量16）
• count：记录实际字符数（非数组长度）

三、扩容机制解析

1. 扩容触发条件

当append()操作导致count + str.length() > value.length时触发扩容：

void expandCapacity(int minimumCapacity) {
    int newCapacity = value.length * 2 + 2;
    if (newCapacity < minimumCapacity) {
        newCapacity = minimumCapacity;
    }
    value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
}

2. 扩容策略

• 默认2倍+2扩容
• 若仍不足，直接采用目标容量
• 最终调用Arrays.copyOf()完成数据迁移

四、线程安全性对比

1. StringBuffer的实现

通过方法级synchronized保证线程安全：

public synchronized StringBuffer append(String str) {
    super.append(str);
    return this;
}

2. StringBuilder的优化

无同步锁开销，性能提升20%~30%：

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

五、关键方法剖析

1. append() 方法链

// StringBuilder/StringBuffer共用父类实现
public AbstractStringBuilder append(String str) {
    if (str == null) str = "null";
    int len = str.length();
    ensureCapacityInternal(count + len);
    str.getChars(0, len, value, count);
    count += len;
    return this;  // 支持链式调用
}

2. toString() 缓存优化

// StringBuffer的缓存策略
public synchronized String toString() {
    if (toStringCache == null) {
        toStringCache = Arrays.copyOfRange(value, 0, count);
    }
    return new String(toStringCache);
}

六、性能实践建议

1. 单线程环境：优先使用StringBuilder
2. 预分配容量：减少扩容次数

   
   StringBuilder sb = new StringBuilder(1024); // 预设容量
   

3. 循环操作：避免在循环内创建新实例

七、源码设计启示

1. 动态数组：平衡空间与时间效率
2. 方法链模式：通过返回this实现流畅API
3. 不可变与可变分离：String与StringBuilder各司其职

八、总结

通过源码分析可见： - StringBuilder侧重性能，StringBuffer强调线程安全 - 二者共享相同的核心算法，差异仅在同步控制 - 理解扩容机制有助于编写高效字符串处理代码

源码版本：JDK 17（不同版本实现可能存在差异） “`

注：本文约850字，采用Markdown格式结构化呈现核心内容，包含代码片段、关键结论和实用建议。可根据需要进一步扩展具体方法的流程图或性能对比数据。