String、StringBuiler、StringBuffer，谁性能最高？

一、前言

刚开始学习Java时，作为只会C语言的小白，就为其中的字符串操作而感到震撼。

相比之下，C语言在字节数组中保存一个结尾的\0去表示字符串，想实现字符串拼接，还需要调用strcpy库函数或者自己手动去复制数组，非常麻烦，更别提其他复杂操作。

而Java通过String类让字符串操作变得十分简单和方便。除此之外，还有stringbuilder等这些类的辅助，那么本文就从String，StringBuiler和StringBuffer的区别开始，去探讨Java中的字符串操作。

二、String，StringBuiler和StringBuffer

2.1 String类

Java 提供了 String 类来创建和操作字符串。关注公众号Java技术栈回复面试获取系列面试题。

在源码中可以看到，String类内部的实现也是一个字节数组，这个数组是final类型的，因此String是不可变的对象，每次在对String类进行改变的时候都会生成一个新的string对象，然后将指针指向新的string对象。

推荐阅读《5 个刁钻的 String 面试题！》

2.2 StringBuiler 类

和 String 类不同的是，StringBuilder 类的对象能够被多次的修改，并且不产生新的对象。

这个特性的意义在于，如果我们进行大量的字符串操作，使用String类就会产生很大的性能消耗，而StringBuilder就可以避免这个问题。

2.3 StringBuffer 类

StringBuffer 和StringBuiler之间的最大不同在于 StringBuilder 的方法不是线程安全的。

由于 StringBuilder 相较于 StringBuffer 有速度优势，所以多数情况下建议使用 StringBuilder 类。然而在应用程序要求线程安全的情况下，则必须使用 StringBuffer 类。

2.4 String，StringBuiler和StringBuffer的比较（对比C/C++）

三、各种字符串操作的效率测试

3.1 测试代码

@Test
public void test() {
    int count = 100000;

    long startTime = System.currentTimeMillis();
    String str = "";
    for(int i = 0; i< count; i++){
        str += i;
    }
    System.out.println("执行"+count+"次  String 耗时:"+ getRunTime(startTime));

    startTime = System.currentTimeMillis();
    StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        stringBuilder.append(i);
    }
    System.out.println("执行"+count+"次  StringBuilder 耗时:"+ getRunTime(startTime));

    startTime = System.currentTimeMillis();
    StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer("");
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        stringBuffer.append(i);
    }
    System.out.println("执行"+count+"次  StringBuffer 耗时:"+ getRunTime(startTime));

}

3.2 测试结果

执行100000次  String 耗时:32s
执行100000次  StringBuilder 耗时:2ms
执行100000次  StringBuffer 耗时:4ms

3.3 小结

可以看到String类的性能远低于StringBuiler和StringBuffer，而StringBuiler在本次测试中比Stringbuffer提高了50%的性能

四、Java字符串和正则表达式

4.1 测试代码

@Test
public void test0(){
    //邮政编码
    String postCode = "[1-9]\\d{5}";
    //区号-座机号码
    String areaCode = "\\d{3}-\\d{8}|\\d{4}-\\d{7}";
    //手机号码
    String phone = "(?:13\\d|15\\d|18\\d)\\d{5}(\\d{3}|\\*{3})";

    String text = "邮政编码：440834"+
                  "区号-座机号码: 020-12345678"+
                  "手机号：13536373839"+
                  "邮政编码：440833"+
                  "区号-座机号码: 010-12345678"+
                  "手机号：13536373739";

    Pattern p = Pattern.compile(postCode);
    Matcher m = p.matcher(text);
    System.out.println("文本中包含邮政编码：");
    while (m.find()){
        System.out.println(m.group());
    }

    p = Pattern.compile(areaCode);
    m= p.matcher(text);
    System.out.println("文本中包含区号-座机号码：");
    while (m.find()){
        System.out.println(m.group());
    }

    p = Pattern.compile(phone);
    m= p.matcher(text);
    System.out.println("文本中包含手机号：");
    while (m.find()){
        System.out.println(m.group());
    }
}

4.2 测试结果

文本中包含邮政编码：
440834
123456
135363
440833
123456
135363
文本中包含区号-座机号码：
020-12345678
010-12345678
文本中包含手机号：
13536373839
13536373739

五、总结

经过测试和比较，可以看到Java中同为字符串操作，但由于背后实现的原理不同，形成的性能差异也是十分巨大，相比之下，C/C++中的字符串操作性能更高。

String类的性能远低于StringBuiler和StringBuffer，而StringBuiler比Stringbuffer的性能稍微高一点。对性能的探究，最终还是要回到使用场景。

可以总结得出，如果不涉及字符串操作，那么String类是首选，如果涉及的字符串操作没有线程安全问题，那么使用StringBuilder，如果涉及的字符串操作存在线程安全问题，那么使用StringBuffer