面试题：Java中String、StringBuffer和StringBuilder性能对比的基础问题

Question

请简要阐述在频繁字符串拼接场景下，为什么StringBuilder通常比String更具性能优势，同时说明StringBuffer在性能方面与StringBuilder的区别。

Answer 1

1. StringBuilder比String在频繁字符串拼接场景下更具性能优势的原因

• 不可变特性：String是不可变类，每次拼接操作都会创建一个新的String对象，原对象内容无法修改。这意味着频繁拼接会产生大量中间对象，消耗额外内存和时间。例如：

String str = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    str = str + i; 
}

每执行一次str = str + i，都会创建一个新的String对象，导致性能低下。

• 可变特性：StringBuilder是可变类，内部通过字符数组实现，初始容量可设定。在拼接时，它不会每次都创建新对象，而是在原数组基础上进行扩展和修改。例如：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append(i); 
}

append方法直接在StringBuilder内部的字符数组上追加内容，避免了大量中间对象的创建，大大提高了性能。

2. StringBuilder与StringBuffer性能方面的区别

• 线程安全性：StringBuffer是线程安全的，其大部分方法（如append、insert等）都被synchronized关键字修饰，确保多线程环境下操作的正确性。然而，同步机制会带来额外的性能开销，在单线程环境或无需线程安全的场景下，这种开销会降低性能。
• 非线程安全性：StringBuilder是非线程安全的，没有同步机制。这使得它在单线程环境或已知线程安全的场景下，性能比StringBuffer更好，因为没有同步锁的竞争和等待。例如，在单线程频繁拼接字符串时，StringBuilder的性能更优。

总结来说，在频繁字符串拼接场景且单线程环境下，StringBuilder由于没有线程安全的开销，性能更优；而在多线程环境下，需要使用StringBuffer以保证线程安全，但会牺牲一定的性能。