面试题：Java多线程下优化StringBuffer使用的策略实践

Question

假设你正在开发一个多线程的日志记录系统，频繁地对字符串进行追加操作。请详细描述如何在这个场景中高效使用StringBuffer，包括合理设置初始容量、避免不必要的同步等策略，并给出相应的代码示例。

Answer 1

合理设置初始容量

在使用StringBuffer时，合理设置初始容量可以减少动态扩容带来的性能开销。如果预估日志记录的字符串长度，可将该长度作为StringBuffer构造函数的参数来设置初始容量。例如，如果预估日志字符串长度大约为1000个字符，可以这样创建StringBuffer：

StringBuffer sb = new StringBuffer(1000);

避免不必要的同步

StringBuffer是线程安全的，方法都使用synchronized关键字修饰。然而，在多线程日志记录系统中，如果每个线程独立使用自己的StringBuffer实例，就可以避免不必要的同步开销。可以使用ThreadLocal来为每个线程提供独立的StringBuffer实例。

代码示例

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class MultithreadedLoggingSystem {
    // 使用ThreadLocal为每个线程提供独立的StringBuffer实例
    private static final ThreadLocal<StringBuffer> threadLocalBuffer = ThreadLocal.withInitial(() -> new StringBuffer(1000));

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executorService.submit(() -> {
                StringBuffer sb = threadLocalBuffer.get();
                sb.append("Thread ").append(Thread.currentThread().getName()).append(" is logging...\n");
                // 这里可以继续追加更多日志内容
                System.out.println(sb.toString());
                // 清理ThreadLocal中的StringBuffer，避免内存泄漏
                threadLocalBuffer.remove();
            });
        }
        executorService.shutdown();
    }
}

在上述代码中：

1. 使用ThreadLocal<StringBuffer>为每个线程提供独立的StringBuffer实例，避免了多线程环境下的同步开销。
2. 为StringBuffer设置了初始容量1000，减少动态扩容的性能损耗。
3. 在使用完StringBuffer后，通过threadLocalBuffer.remove()方法清理ThreadLocal中的实例，防止内存泄漏。