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面试题:Java多线程场景下StringBuffer性能与线程安全平衡分析

在Java多线程应用中,StringBuffer虽然保证了线程安全,但可能会对性能产生一定影响。请分析在高并发读写场景下,如何在利用StringBuffer线程安全优势的同时,尽可能优化其性能,举例说明一些可行的优化策略。
48.6万 热度难度
编程语言Java

知识考点

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面试题答案

一键面试
  1. 减少同步范围
    • 原理:StringBuffer内部方法大多是同步的,若能缩小同步代码块范围,可减少线程等待时间,提升性能。
    • 示例
StringBuffer sb = new StringBuffer();
// 错误方式,整个方法同步,所有操作都串行
public synchronized void badAppend(String str) {
    sb.append(str);
}
// 优化方式,只对关键代码同步
public void goodAppend(String str) {
    synchronized (sb) {
        sb.append(str);
    }
}
  1. 预分配足够容量
    • 原理:StringBuffer扩容时会进行内存复制等操作,开销较大。预先设置合适容量可减少扩容次数,提升性能。
    • 示例
// 假设已知要拼接的字符串大概长度为1000
StringBuffer sb = new StringBuffer(1000);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    sb.append("a");
}
  1. 批量操作
    • 原理:减少频繁的方法调用和同步操作,将多个小操作合并为一个大操作,减少同步次数。
    • 示例
StringBuffer sb = new StringBuffer();
// 普通方式,多次调用append,多次同步
sb.append("hello");
sb.append(" ");
sb.append("world");
// 批量操作方式,一次同步
String temp = "hello world";
sb.append(temp);
  1. 使用StringBuilder替代(读多写少场景)
    • 原理:在高并发读多写少场景下,StringBuilder是非线程安全的,但性能更高。可使用读写锁(ReadWriteLock)来保证线程安全,这样读操作可并发执行,提升性能。
    • 示例
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

class SafeStringBuilder {
    private final StringBuilder sb = new StringBuilder();
    private final ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();

    public String read() {
        lock.readLock().lock();
        try {
            return sb.toString();
        } finally {
            lock.readLock().unlock();
        }
    }

    public void write(String str) {
        lock.writeLock().lock();
        try {
            sb.append(str);
        } finally {
            lock.writeLock().unlock();
        }
    }
}