Java中的String、StringBuffer和StringBuilder是高频面试题，但很多程序员只停留在“线程安全”的浅层理解。它们的设计哲学、性能差异、底层实现才是技术深度的体现！ 今天用最直白的语言，带你彻底搞懂这三者的本质区别！
一、不可变性：String的“铁律”与StringBuffer/StringBuilder的“灵活”
String：一旦创建，永不改变
• 底层实现：private final byte[] value（JDK9后改用byte数组）
• 任何修改操作（如拼接、替换）都会生成新对象，旧对象留在内存中等待GC回收。
• 优点：线程安全、支持字符串常量池缓存。
• 缺点：频繁修改时内存浪费严重，性能低下。

String s = "Hello";
s += " World";  // 实际生成新对象"Hello World"，原对象仍在内存中

StringBuffer & StringBuilder：可变字符序列
• 底层实现：char[] value（JDK8及以前），无final修饰，支持动态扩容。
• 修改操作直接修改原对象，无需生成新对象，内存利用率高。

二、线程安全：StringBuffer的“锁”与StringBuilder的“自由”
1.StringBuffer：同步方法保证安全
• 所有公共方法加synchronized锁，多线程操作时数据一致。
• 代价：频繁加锁导致性能损耗（单线程效率比StringBuilder低约10%~15%）。
2.StringBuilder：为性能放弃安全
• 无锁设计，单线程下性能最优，但多线程操作可能数据错乱。
• 适用场景：日志拼接、SQL动态生成等单线程高频操作。
3.String的“伪线程安全”
• 不可变性天然线程安全，但需注意共享变量被多线程指向不同对象的问题。
三、性能对比：从底层看效率差距
1.字符串拼接实验

// String拼接：每次循环生成新对象，性能最差
String s = "";
for (int i =0; i<10000; i++) s += i;  // 触发编译器优化为StringBuilder，但循环内仍反复创建对象
// 堆代码 duidaima.com
// StringBuilder：单线程性能王者
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i=0; i<10000; i++) sb.append(i);  // 直接操作char数组，无锁
// StringBuffer：安全但低效
StringBuffer sbf = new StringBuffer();
for (int i=0; i<10000; i++) sbf.append(i);  // 每次append加锁

耗时排序：StringBuilder < StringBuffer < String（差距可达百倍！）
2.扩容机制
• 初始容量：默认16，扩容公式为旧容量*2 +2。
• 优化建议：预估数据量，初始化时指定容量避免频繁扩容。
四、使用场景：选对类，性能翻倍！

场景	推荐类	理由
字符串常量、少量拼接	String	利用常量池缓存，代码简洁
单线程高频操作（如循环）	StringBuilder	无锁，性能碾压其他类
多线程共享变量	StringBuffer	同步方法保证安全，但需容忍性能损失
数据库SQL动态拼接	StringBuilder	单线程且需高效

五、高频面试题解析

1.为什么String不可变？
• 安全：防止黑客通过反射修改值；
• 性能：支持常量池缓存、哈希计算优化。
2.StringBuilder和StringBuffer的父类是什么？
• 均继承AbstractStringBuilder，共享扩容、插入等核心逻辑。
3.String拼接的底层原理？

• 编译器将+优化为StringBuilder，但循环内反复创建对象导致性能问题。

总结
• String：适合静态数据，利用常量池减少内存开销。
• StringBuilder：单线程性能之王，无锁设计碾压对手。
• StringBuffer：多线程环境保底选择，用性能换安全。