面试题：Java字符串处理中三者结合使用的优化策略

Question

在一个复杂的Java项目中，既有对字符串常量的操作，也有在多线程环境下对字符串的频繁修改操作，还有在单线程下的大量字符串拼接操作。请你设计一套结合使用String、StringBuffer、StringBuilder的优化策略，并说明在不同操作场景下选择它们的原因以及如何避免性能瓶颈。

Answer 1

1. 字符串常量操作

• 选择：String
• 原因：String类是不可变的，一旦创建，其值就不能被修改。对于字符串常量，它们在程序运行期间不会改变，使用String能保证数据的一致性和安全性，并且String对象可以在字符串常量池中共享，节省内存空间。
• 避免性能瓶颈：由于String不可变，所以每次修改操作（如拼接等）都会创建新的String对象。但对于常量操作，这不是性能瓶颈，因为常量一般数量有限且操作频率低。

2. 多线程环境下对字符串的频繁修改操作

• 选择：StringBuffer
• 原因：StringBuffer是线程安全的，它的所有方法都使用synchronized关键字修饰。在多线程环境下，多个线程可能同时对字符串进行修改操作，使用StringBuffer可以避免数据不一致的问题。
• 避免性能瓶颈：虽然StringBuffer保证了线程安全，但synchronized关键字会带来一定的性能开销。因此，要尽量减少不必要的同步块嵌套，合理安排线程对StringBuffer的操作顺序，避免线程长时间等待锁资源。

3. 单线程下的大量字符串拼接操作

• 选择：StringBuilder
• 原因：StringBuilder是非线程安全的，它在性能上比StringBuffer更好，因为它没有使用synchronized关键字。在单线程环境下，不存在线程安全问题，所以使用StringBuilder能获得更高的性能。
• 避免性能瓶颈：StringBuilder有一个容量的概念，如果预先知道要拼接的大致长度，可以通过构造函数指定初始容量，避免在拼接过程中频繁的扩容操作，因为扩容操作会涉及到数组的复制，性能开销较大。例如StringBuilder sb = new StringBuilder(100); 提前设置合适容量。