Java中的字符串操作（比较String，StringBuiler和StringBuffer）
一、前言
刚开始学习Java时，作为只会C语言的小白，就为其中的字符串操作而感到震撼。相比之下，C语言在字节数组中保存一个结尾的\0去表示字符串，想实现字符串拼接，还需要调用strcpy库函数或者自己手动去复制数组，非常麻烦，更别提其他复杂操作，而Java通过String类让字符串操作变得十分简单和方便。除此之外，还有stringbuilder等这些类的辅助，那么本文就从String，StringBuiler和StringBuffer的区别开始，去探讨Java中的字符串操作。
二、String，StringBuiler和StringBuffer
2.1 String类
Java 提供了 String 类来创建和操作字符串。在源码中可以看到，String类内部的实现也是一个字节数组，这个数组是final类型的，因此String是不可变的对象，每次在对String类进行改变的时候都会生成一个新的string对象，然后将指针指向新的string对象。
2.2 StringBuiler 类
和 String 类不同的是，StringBuilder 类的对象能够被多次的修改，并且不产生新的对象。这个特性的意义在于，如果我们进行大量的字符串操作，使用String类就会产生很大的性能消耗，而StringBuilder就可以避免这个问题。
2.3 StringBuffer 类
StringBuffer 和StringBuiler之间的最大不同在于 StringBuilder 的方法不是线程安全的。
由于 StringBuilder 相较于 StringBuffer 有速度优势，所以多数情况下建议使用 StringBuilder 类。然而在应用程序要求线程安全的情况下，则必须使用 StringBuffer 类。
2.4 String，StringBuiler和StringBuffer的比较（对比C/C++）
| 操作类型 | 说明 | 是否可变 | 线程安全性 | 性能 |
|---|---|---|---|---|
| Java中的String | String 类中使用 final 关键字修饰字符数组来保存字符串 |
不可变 | 线程安全 | 低 |
| Java中的StringBuffer | 字符串变量 | 可变 | 线程安全 | 一般 |
| Java中的StringBuilder | 字符串变量 | 可变 | 线程不安全 | 一般 |
| C/C++ 中的char* 操作 | char *是一个指针，可以 指向一个字符串数组 |
可变 | 不可知 | 高 |
| C/C++中的char数组 | 用一个字符数组来保存字符串 | 不可变 | 不可知 | 高 |
| C/C++中的String封装类 | string可以被看成是以字符 为元素的一种容器。 |
可变 | 并发读操作 是线程安全的 |
较高 |
三、各种字符串操作的效率测试
3.1 测试代码
@Test
public void test() {
int count = 100000;
long startTime = System.currentTimeMillis();
String str = "";
for(int i = 0; i< count; i++){
str += i;
}
System.out.println("执行"+count+"次 String 耗时:"+ getRunTime(startTime));
startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");
for (int i = 0; i < count; i++) {
stringBuilder.append(i);
}
System.out.println("执行"+count+"次 StringBuilder 耗时:"+ getRunTime(startTime));
startTime = System.currentTimeMillis();
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer("");
for (int i = 0; i < count; i++) {
stringBuffer.append(i);
}
System.out.println("执行"+count+"次 StringBuffer 耗时:"+ getRunTime(startTime));
}
3.2 测试结果
执行100000次 String 耗时:32s
执行100000次 StringBuilder 耗时:2ms
执行100000次 StringBuffer 耗时:4ms
3.3 小结
可以看到String类的性能远低于StringBuiler和StringBuffer，而StringBuiler在本次测试中比Stringbuffer提高了50%的性能
四、Java字符串和正则表达式
4.1 测试代码
@Test
public void test0(){
//邮政编码
String postCode = "[1-9]\\d{5}";
//区号-座机号码
String areaCode = "\\d{3}-\\d{8}|\\d{4}-\\d{7}";
//手机号码
String phone = "(?:13\\d|15\\d|18\\d)\\d{5}(\\d{3}|\\*{3})";
String text = "邮政编码：440834"+
"区号-座机号码: 020-12345678"+
"手机号：13536373839"+
"邮政编码：440833"+
"区号-座机号码: 010-12345678"+
"手机号：13536373739";
Pattern p = Pattern.compile(postCode);
Matcher m = p.matcher(text);
System.out.println("文本中包含邮政编码：");
while (m.find()){
System.out.println(m.group());
}
p = Pattern.compile(areaCode);
m= p.matcher(text);
System.out.println("文本中包含区号-座机号码：");
while (m.find()){
System.out.println(m.group());
}
p = Pattern.compile(phone);
m= p.matcher(text);
System.out.println("文本中包含手机号：");
while (m.find()){
System.out.println(m.group());
}
}
4.2 测试结果
文本中包含邮政编码：
440834
123456
135363
440833
123456
135363
文本中包含区号-座机号码：
020-12345678
010-12345678
文本中包含手机号：
13536373839
13536373739
五、总结
经过测试和比较，可以看到Java中同为字符串操作，但由于背后实现的原理不同，形成的性能差异也是十分巨大，相比之下，C/C++中的字符串操作性能更高。String类的性能远低于StringBuiler和StringBuffer，而StringBuiler比Stringbuffer的性能稍微高一点。对性能的探究，最终还是要回到使用场景，可以总结得出，如果不涉及字符串操作，那么String类是首选，如果涉及的字符串操作没有线程安全问题，那么使用StringBuilder，如果涉及的字符串操作存在线程安全问题，那么使用StringBuffer
