面试题：Java多线程编程中StringBuffer线程同步原理相关 - 中等难度

Question

在Java多线程环境下，StringBuffer和StringBuilder有什么区别？请结合StringBuffer的线程同步原理进行说明。

Answer 1

区别

1. 线程安全：
   • StringBuffer是线程安全的，其所有公开方法都被synchronized关键字修饰。这意味着在多线程环境下，多个线程同时访问StringBuffer的方法时，只有一个线程能够执行这些方法，从而保证了数据的一致性。
   • StringBuilder是非线程安全的，没有使用synchronized关键字修饰方法。在多线程环境下，如果多个线程同时访问和修改StringBuilder的内容，可能会导致数据不一致等问题。
2. 性能：
   • 由于StringBuffer的方法有同步开销，在单线程环境下或者不需要考虑线程安全的情况下，其性能不如StringBuilder。因为StringBuilder没有同步相关的操作，执行速度更快。
   • 在多线程环境下，如果需要保证线程安全，StringBuffer虽然有同步开销，但能确保数据一致性，而StringBuilder如果不进行额外的同步处理，则可能出现数据错误。
3. 适用场景：
   • StringBuffer适用于多线程环境下需要对字符串进行频繁修改的场景，例如在多线程的日志记录模块中，需要保证日志记录的准确性和一致性时，可以使用StringBuffer。
   • StringBuilder适用于单线程环境下对字符串进行频繁修改的场景，例如在一个只在主线程中执行的字符串拼接操作非常频繁的模块中，使用StringBuilder能获得更好的性能。

StringBuffer线程同步原理

StringBuffer的线程同步是通过synchronized关键字实现的。例如append方法：

public synchronized StringBuffer append(String str) {
    toStringCache = null;
    super.append(str);
    return this;
}

当一个线程调用StringBuffer的同步方法（如append）时，它会首先获取该StringBuffer对象的锁。如果此时其他线程也想调用这个同步方法，由于锁已经被占用，这些线程就会被阻塞，直到持有锁的线程执行完同步方法并释放锁，其他线程才有机会获取锁并执行同步方法。这样就保证了在多线程环境下，对StringBuffer的操作是线程安全的。