StringBuilder、StringBuffer的线程安全到底是什么

前言

昨天看到这个面试题：String、StringBuilder、StringBuffer之间的区别是什么？

这个问题本身很简单：

String是不可变的，对于字符串的拼接，都需要重新构造String对象
StringBuilder和StringBuffer主要解决String拼接字符串的问题，他们不需要重新构造对象
StringBuilder和StringBuffer的区别在于StringBuffer是线程安全的

但是根据这个问题可以引申出一些其他问题

String为什么不可变

查看源码，String、StringBuilder、StringBuffer内部都是使用char数组实现的。

在String中，这个char数组是用final进行修饰的，所以一旦创建并不能改变其值（非常规方法是可以的）。

为什么要设计String不可变

Java将String保留在一个特殊的区域：字符串常量池。当创建一个String时，若在池中已经存在此字符串，则不会再创建，而是直接引用，若不存在，则创建。这是一种缓存策略。

为什么StringBuilder、StringBuffer可变

StringBuilder和StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder，其中的char数组并没有被final修饰。在append之类的方法中，进行了整个数组的复制，它们引用了新的char数组，原来的char数组相当于被抛弃了。

为什么StringBuffer是线程安全的

什么是线程安全

定义：多线程环境中，能永远保证程序的正确性

`StringBuffer`的线程安全到底是什么意思

在StringBuilder和StringBuffer的append之类的方法中，执行了一系列的代码。

这个是AbstractStringBuilder源码

public AbstractStringBuilder append(String str) &#123;
    if (str == null)
        return appendNull();
    int len = str.length();
    ensureCapacityInternal(count + len);
    str.getChars(0, len, value, count);
    count += len;
    return this;
&#125;

这一段代码大致意思是：计算新的数组的长度、将原来的数组内容复制到新的数组中，在新的数组中添加内容，增加长度，返回。

在多线程环境中，可能进行了多个append操作，导致在其中一个append的执行过程中，已经在执行其他的append操作。如：前一个append生成新的数组后，还未将内容添加到新的数组时，后面一个append又生成了新的数组，导致在新的数组中添加内容这一步，在同一个位置添加了两次，若添加的内容超过新的数组长度，会抛出StringIndexOutOfBoundsException。

在StringBuilder中，并没有对append进行处理，所以它仍然是按照AbstractStringBuilder的逻辑执行。

但是在StringBuffer中，重写了所有的append之类的操作，添加了synchronized关键字，保证了这一段代码的原子性，保证了线程安全。

测试代码

import java.util.Locale;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Main &#123;

    private static final Random seedRandom = new Random(4L);

    public static void main(String[] args) throws Exception &#123;
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        StringBuffer buffer = new StringBuffer();

        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 50; i++) &#123;
            executor.execute(() -> &#123;
                Random random = new Random(seedRandom.nextLong());
                builder.append(random.nextInt(10));
                buffer.append(random.nextInt(10));
            &#125;);
        &#125;

        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        System.out.println(builder);
        System.out.println(builder.length());

        System.out.println(buffer);
        System.out.println(buffer.length());

        executor.shutdown();
    &#125;
&#125;