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*本篇文章已授权微信公众号 guolin_blog （郭霖）独家发布

从源码角度彻底分析三者底层实现.第一次写源码分析,小记一笔,由于本人才疏学浅,有很多地方可能存在误解和不足,还望大家在评论区批评指正.

一、引言

学Java很久了,一直处于使用API+查API的状态,不了解原理,久而久之总是觉得很虚,作为一名合格的程序员这是不允许的,不能一直当API Player,我们要去了解分析底层实现,下次在使用时才能知己知彼.知道在什么时候该用什么方法和什么类比较合适.

在之前,我知道的关于String,StringBuffer,StringBuilder的知识点大概如下

String是不可变的（修改String时，不会在原有的内存地址修改，而是重新指向一个新对象），String用final修饰，不可继承，String本质上是个final的char[]数组，所以char[]数组的内存地址不会被修改，而且String 也没有对外暴露修改char[]数组的方法.不可变性可以保证线程安全以及字符串串常量池的实现.频繁的增删操作是不建议使用String的.StringBuffer是线程安全的,多线程建议使用这个.StringBuilder是非线程安全的,单线程使用这个更快.

对于上面这些结论,我也不知道从哪里来的,,,,感觉好像是前辈的经验吧,,,好了,废话不多说,直接上代码吧.

二、String源码分析

看下继承结构源码:

public final class String

implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence {

/** The value is used for character storage. */

private final char value[];

...

}

可以看到String是final的,不允许继承.里面用来存储value的是一个final数组,也是不允许修改的.String有很多方法,下面就String类常用方法进行分析.

1.构造方法

public String() {

this.value = "".value;

}

public String(String original) {

this.value = original.value;

this.hash = original.hash;

}

public String(char value[]) {

this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);

}

...

可以看到默认的构造器是构建的空字符串,其实所有的构造器就是给value数组赋初值.

2.字符串长度

返回该字符串的长度,这太简单了,就是返回value数组的长度.

public int length() {

return value.length;

}

3.字符串某一位置字符

返回字符串中指定位置的字符；

public char charAt(int index) {

//1. 首先判断是否越界

if ((index < 0) || (index >= value.length)) {

throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);

}

//2. 返回相应位置的值

return value[index];

}

4.提取子串

用String类的substring方法可以提取字符串中的子串，简单分析一下substring(int beginIndex, int endIndex)吧,该方法从beginIndex位置起，从当前字符串中取出到endIndex-1位置的字符作为一个 新的字符串(重新new了一个String) 返回.

方法内部是将数组进行部分复制完成的,所以该方法不会对原有的数组进行更改.

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {

//1.验证入参是否越界

if (beginIndex < 0) {

throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);

}

if (endIndex > value.length) {

throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);

}

//2. 记录切割长度

int subLen = endIndex - beginIndex;

//3. 入参合法性

if (subLen < 0) {

throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);

}

//4. 如果开始切割处是0,结束切割处是value数组长度,那么相当于没有切割嘛,就直接返回原字符串;如果是其他情况:则重新新建一个String对象

return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this

: new String(value, beginIndex, subLen);

}

/**

* 通过一个char数组复制部分内容生成一个新数组,复制区间:从offset到offset+count处.

*/

public String(char value[], int offset, int count) {

if (offset < 0) {

throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);

}

if (count <= 0) {

if (count < 0) {

throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);

}

//count==0

if (offset <= value.length) {

this.value = "".value;

return;

}

}

// Note: offset or count might be near -1>>>1.

if (offset > value.length - count) {

throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);

}

//复制一部分

this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);

}

5.字符串比较

compareTo(String anotherString)

该方法是对字符串内容按字典顺序进行大小比较，通过返回的整数值指明当前字符串与参数字符串的大小关系.若当前对象比参数大则返回正整数，反之返回负整数，相等返回0.

主要是挨个字符进行比较

public int compareTo(String anotherString) {

//1. 记录长度

int len1 = value.length;

int len2 = anotherString.value.length;

//2. 最短长度

int lim = Math.min(len1, len2);

char v1[] = value;

char v2[] = anotherString.value;

int k = 0;

//3. 循环逐个字符进行比较,如果不相等则返回字符之差

//这里只需要循环lim次就行了

while (k < lim) {

char c1 = v1[k];

char c2 = v2[k];

if (c1 != c2) {

//可能是正数或负数

return c1 - c2;

}

k++;

}

//4. 最后返回长度之差 这里可能是0,即相等

return len1 - len2;

}

compareToIgnore(String anotherString)

与compareTo()方法相似，但忽略大小写.

实现:从下面的源码可以看出,最终实现是通过一个内部类CaseInsensitiveComparator,它实现了Comparator和Serializable接口,并实现了compare()方法,里面的实现方法和上面的compareTo()方法差不多,只不过忽略大小写.

public int compareToIgnoreCase(String str) {

return CASE_INSENSITIVE_ORDER.compare(this, str);

}

public static final Comparator CASE_INSENSITIVE_ORDER

= new CaseInsensitiveComparator();

private static class CaseInsensitiveComparator

implements Comparator, java.io.Serializable {

// use serialVersionUID from JDK 1.2.2 for interoperability

private static final long serialVersionUID = 8575799808933029326L;

public int compare(String s1, String s2) {

int n1 = s1.length();

int n2 = s2.length();

int min = Math.min(n1, n2);

for (int i = 0; i < min; i++) {

char c1 = s1.charAt(i);

char c2 = s2.charAt(i);

if (c1 != c2) {

c1 = Character.toUpperCase(c1);

c2 = Character.toUpperCase(c2);

if (c1 != c2) {

c1 = Character.toLowerCase(c1);

c2 = Character.toLowerCase(c2);

if (c1 != c2) {

// No overflow because of numeric promotion

return c1 - c2;

}

}

}

}

return n1 - n2;

}

/** Replaces the de-serialized object. */

private Object readResolve() { return CASE_INSENSITIVE_ORDER; }

}

equals(Object anotherObject)

比较当前字符串和参数字符串，在两个字符串相等的时候返回true，否则返回false.

大体实现思路:

先判断引用是否相同再判断该Object对象是否是String的实例再判断两个字符串的长度是否一致最后挨个字符进行比较

public boolean equals(Object anObject) {

//1. 引用相同

if (this == anObject) {

return true;

}

//2. 是String的实例?

if (anObject instanceof String) {

String anotherString = (String)anObject;

int n = value.length;

//3. 长度

if (n == anotherString.value.length) {

char v1[] = value;

char v2[] = anotherString.value;

int i = 0;

//4. 挨个字符进行比较

while (n-- != 0) {

if (v1[i] != v2[i])

return false;

i++;

}

return true;

}

}

return false;

}

equalsIgnoreCase(String anotherString)

与equals方法相似，但忽略大小写.但是这里要稍微复杂一点,因为牵连到另一个方法regionMatches(),没关系,下面跟着我一起慢慢分析.

在equalsIgnoreCase()方法里面首先是校验引用值是否一致,再判断否为空,紧接着判断长度是否一致,最后通过regionMatches()方法测试两个字符串每个字符是否相等(忽略大小写).

在regionMatches()方法中其实还是比较简单的,就是逐字符进行比较,当需要进行忽略大小写时,如果遇到不相等的2字符,先统一转成大写进行比较,如果相同则继续比较下一个,不相同则转成小写再判断是否一致.

public boolean equalsIgnoreCase(String anotherString) {

return (this == anotherString) ? true

: (anotherString != null)

&& (anotherString.value.length == value.length)

&& regionMatches(true, 0, anotherString, 0, value.length);

}

public boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toffset,

String other, int ooffset, int len) {

char ta[] = value;

int to = toffset;

char pa[] = other.value;

int po = ooffset;

// Note: toffset, ooffset, or len might be near -1>>>1.

if ((ooffset < 0) || (toffset < 0)

|| (toffset > (long)value.length - len)

|| (ooffset > (long)other.value.length - len)) {

return false;

}

while (len-- > 0) {

//循环校验每个字符是否相等,相等则继续校验下一个字符

char c1 = ta[to++];

char c2 = pa[po++];

if (c1 == c2) {

continue;

}

//如果遇到不相等的2字符,再判断是否忽略大小写.

//先统一转成大写进行比较,如果相同则继续比较下一个,不相同则转成小写再判断是否一致

if (ignoreCase) {

// If characters don't match but case may be ignored,

// try converting both characters to uppercase.

// If the results match, then the comparison scan should

// continue.

char u1 = Character.toUpperCase(c1);

char u2 = Character.toUpperCase(c2);

if (u1 == u2) {

continue;

}

// Unfortunately, conversion to uppercase does not work properly

// for the Georgian alphabet, which has strange rules about case

// conversion. So we need to make one last check before

// exiting.

if (Character.toLowerCase(u1) == Character.toLowerCase(u2)) {

continue;

}

}

return false;

}

return true;

}

6.字符串连接

将指定字符串联到此字符串的结尾，效果等价于”+”.

实现思路:构建一个新数组,先将原来的数组复制进新数组里面,再将需要连接的字符串复制进新数组里面(存放到后面).

public String concat(String str) {

//1. 首先获取传入字符串长度 咦,居然没有对入参合法性进行判断?万一是null呢

int otherLen = str.length();

//2. 如果传入字符串长度为0,就没必要往后面走了

if (otherLen == 0) {

return this;

}

//3. 记录当前数组长度

int len = value.length;

//4. 搞一个新数组(空间大小为len + otherLen),前面len个空间用来存放value数组

char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);

//5. 将str存入buf数组的后面otherLen个空间里面

str.getChars(buf, len);

//6. new一个String将新建的buf数组传入

return new String(buf, true);

}

//将des数组复制进value数组中,dstBegin:目的数组放置的起始位置

void getChars(char dst[], int dstBegin) {

System.arraycopy(value, 0, dst, dstBegin, value.length);

}

//这里的share参数貌似总是为true 所以是暂时没用咯??

String(char[] value, boolean share) {

// assert share : "unshared not supported";

this.value = value;

}

7.字符串中单个字符查找

indexOf(int ch/String str)

返回指定字符在此字符串中第一次出现处的索引,在该对象表示的字符序列中第一次出现该字符的索引，如果未出现该字符，则返回 -1。

其实该方法最后是调用的indexOf(ch/str, 0); 该方法放到下面进行分析.

indexOf(int ch/String str, int fromIndex)

该方法与第一种类似，区别在于该方法从fromIndex位置向后查找.

先分析indexOf(int ch, int fromIndex),该方法是查找ch在fromIndex索引之后第一次出现的索引.主要就是逐个字符进行比较,相同则返回索引.如果未找到则返回-1.

public int indexOf(int ch, int fromIndex) {

final int max = value.length;

//1. 边界

if (fromIndex < 0) {

fromIndex = 0;

} else if (fromIndex >= max) {

// Note: fromIndex might be near -1>>>1.

return -1;

}

//2. 是否是罕见字符

if (ch < Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {

// handle most cases here (ch is a BMP code point or a

// negative value (invalid code point))

//在这里其实已经处理了大多数情况

final char[] value = this.value;

//3. 从fromIndex开始,循环,找到第一个与ch相等的进行返回

for (int i = fromIndex; i < max; i++) {

if (value[i] == ch) {

return i;

}

}

return -1;

} else {

//4. 罕见字符处理

return indexOfSupplementary(ch, fromIndex);

}

}

再来分析indexOf(String str, int fromIndex),该方法功能是从指定的索引处开始，返回第一次出现的指定子字符串在此字符串中的索引.

大体思路:

有点类似于字符串查找子串,先在当前字符串中找到与目标字符串的第一个字符相同的索引处再从此索引出发循环遍历目标字符串后面的字符.如果全部相同,则返回下标;如果不全部相同,则重复步骤1

文字可能描述不清楚,上图片

我们要在beautifulauful中查找ful,那么步骤是首先找到f,再匹配后面的ul部分,找到则返回索引,未找到则继续查找.

public int indexOf(String str, int fromIndex) {

return indexOf(value, 0, value.length,

str.value, 0, str.value.length, fromIndex);

}

//在source数组中查找target数组

static int indexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,

char[] target, int targetOffset, int targetCount,

int fromIndex) {

//1. 校验参数合法性

if (fromIndex >= sourceCount) {

return (targetCount == 0 ? sourceCount : -1);

}

if (fromIndex < 0) {

fromIndex = 0;

}

if (targetCount == 0) {

return fromIndex;

}

//2. 记录第一个需要匹配的字符

char first = target[targetOffset];

//3. 这一次匹配的能到达的最大索引

int max = sourceOffset + (sourceCount - targetCount);

//4. 循环遍历后面的数组

for (int i = sourceOffset + fromIndex; i <= max; i++) {

/* Look for first character. */

//5. 循环查找,直到查找到第一个和目标字符串第一个字符相同的索引

if (source[i] != first) {

while (++i <= max && source[i] != first);

}

/* Found first character, now look at the rest of v2 */

//6. 找到了第一个字符,再来看看目标字符串剩下的部分

if (i <= max) {

int j = i + 1;

int end = j + targetCount - 1;

//7. 匹配一下目标字符串后面的字符串是否相等 不相等的时候就跳出循环

for (int k = targetOffset + 1; j < end && source[j]

== target[k]; j++, k++);

//8. 如果全部相等,则返回索引

if (j == end) {

/* Found whole string. */

return i - sourceOffset;

}

}

}

return -1;

}

lastIndexOf(int ch/String str)

该方法与第一种类似，区别在于该方法从字符串的末尾位置向前查找.

实现方法也与第一种是类似的,只不过是从后往前查找.

public int lastIndexOf(int ch) {

return lastIndexOf(ch, value.length - 1);

}

public int lastIndexOf(int ch, int fromIndex) {

//1. 判断是否是罕见字符

if (ch < Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {

// handle most cases here (ch is a BMP code point or a

// negative value (invalid code point))

final char[] value = this.value;

//2. 从fromIndex(从哪个索引开始), value.length - 1(数组最后一个索引)中小一点的往前找,这里之所以这样做是因为fromIndex可能比value.length-1大.这里求最小值就可以覆盖所有情况,不管fromIndex和value.length-1谁大.

int i = Math.min(fromIndex, value.length - 1);

//3. 循环 逐个字符进行比较,找到则返回索引

for (; i >= 0; i--) {

if (value[i] == ch) {

return i;

}

}

return -1;

} else {

//4. 罕见字符处理

return lastIndexOfSupplementary(ch, fromIndex);

}

}

lastIndexOf(int ch/String str, int fromIndex)

该方法与第二种方法类似，区别在于该方法从fromIndex位置向前查找.

实现思路:这里要稍微复杂一点,相当于从后往前查找指定子串.上图吧

图画的有点丑,哈哈. 假设我们需要在StringBuffer中查找ABuff中的子串Buff,因为Buff的长度是4,所以我们最大的索引可能值是图中的rightIndex.然后我们就开始在source数组中匹配目标字符串的最后一个字符,匹配到后,再逐个字符进行比较剩余的字符,如果全部匹配,则返回索引.未全部匹配,则再次在source数组中寻找与目标字符串最后一个字符相等的字符,然后找到后继续匹配除去最后一个字符剩余的字符串. 唉~叙述的不是特别清晰,看代码吧,代码比我说的清晰..

public int lastIndexOf(String str, int fromIndex) {

return lastIndexOf(value, 0, value.length,

str.value, 0, str.value.length, fromIndex);

}

static int lastIndexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,

char[] target, int targetOffset, int targetCount,

int fromIndex) {

/*

* Check arguments; return immediately where possible. For

* consistency, don't check for null str.

*/

//1. 最大索引的可能值

int rightIndex = sourceCount - targetCount;

//2. 参数合法性检验

if (fromIndex < 0) {

return -1;

}

if (fromIndex > rightIndex) {

fromIndex = rightIndex;

}

/* Empty string always matches. */

if (targetCount == 0) {

return fromIndex;

}

//3. 记录目标字符串最后一个字符索引处和该字符内容

int strLastIndex = targetOffset + targetCount - 1;

char strLastChar = target[strLastIndex];

//4. 只需要遍历到min处即可停止遍历了,因为在min前面的字符数量已经小于目标字符串的长度了

int min = sourceOffset + targetCount - 1;

//5. strLastChar在source中的最大索引

int i = min + fromIndex;

//这里的语法不是很常见,有点类似于goto,平时我们在使用时尽量不采用这种方式,这种方式容易降低代码的可读性,而且容易出错.

startSearchForLastChar:

while (true) {

//6. 在有效遍历区间内,循环查找第一个与目标字符串最后一个字符相等的字符,如果找到,则跳出循环,该字符的索引是i

while (i >= min && source[i] != strLastChar) {

i--;

}

//7. 如果已经小于min了,那么说明没找到,直接返回-1

if (i < min) {

return -1;

}

//8. 找到了,则再进行查找目标字符串除去最后一个字符剩下的子串

//从最后一个字符的前一个字符开始查找

int j = i - 1;

//9. 目标字符串除去最后一个字符剩下的子串长度是targetCount - 1,此处start是此次剩余子串查找能到达的最小索引处

int start = j - (targetCount - 1);

//10. 记录目标字符串的倒数第二个字符所在target中的索引

int k = strLastIndex - 1;

//11. 循环查找剩余子串是否全部字符相同

//不相同则直接跳出继续第6步

//全部相同则返回索引

while (j > start) {

if (source[j--] != target[k--]) {

i--;

continue startSearchForLastChar;

}

}

return start - sourceOffset + 1;

}

}

8.字符串中字符的替换

replace(char oldChar, char newChar)

功能:用字符newChar替换当前字符串中所有的oldChar字符，并返回一个新的字符串. 大体思路:

首先判断oldChar与newChar是否相同,相同的话就没必要进行后面的操作了从最前面开始匹配与oldChar相匹配的字符,记录索引为i如果上面的i是正常范围内(小于len),新建一个数组,长度为len(原来的字符串的长度),将i索引前面的字符逐一复制进新数组里面,然后循环 i<=x

小细节:源码中有一个小细节,注释中有一句avoid getfield opcode,意思是避免getfield操作码? 感觉那句代码就是拷贝了一个引用副本啊,有什么高大上的作用?查阅文章https://blog.csdn.net/gaopu12345/article/details/52084218 后发现答案:在一个方法中需要大量引用实例域变量的时候，使用方法中的局部变量代替引用可以减少getfield操作的次数，提高性能。

public String replace(char oldChar, char newChar) {

//1. 如果两者相同,那么就没必要进行比较了

if (oldChar != newChar) {

int len = value.length;

int i = -1;

char[] val = value; /* avoid getfield opcode */

//2. 从最前面开始,循环遍历,找到与oldChar相同的字符

while (++i < len) {

if (val[i] == oldChar) {

break;

}

}

//3. 如果找到了与oldChar相同的字符才进入if

if (i < len) {

//4. 新建一个数组,用于存放新数据

char buf[] = new char[len];

//5. 将i前面的全部复制进新数组里面去

for (int j = 0; j < i; j++) {

buf[j] = val[j];

}

//6. 在i后面的字符,我们将其一个一个地放入新数组中,当然在放入时需要比对是否和oldChar相同,相同则存放newChar

while (i < len) {

char c = val[i];

buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;

i++;

}

//7. 最终重新new一个String

return new String(buf, true);

}

}

return this;

}

9.其他类方法

trim()

功能:截去字符串两端的空格，但对于中间的空格不处理 大体实现:记录前面有st个空格,最后有多少个空格,那么长度就减去多少个空格,最后根据上面的这2个数据去切割字符串.

public String trim() {

int len = value.length;

int st = 0;

char[] val = value; /* avoid getfield opcode */

//1. 记录前面有多少个空格

while ((st < len) && (val[st] <= ' ')) {

st++;

}

//2. 记录后面有多少个空格

while ((st < len) && (val[len - 1] <= ' ')) {

len--;

}

//3. 切割呗,注意:切割里面具体实现是重新new了一个String

return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;

}

startsWith(String prefix)或endsWith(String suffix)

功能:用来比较当前字符串的起始字符或子字符串prefix和终止字符或子字符串suffix是否和当前字符串相同，重载方法中同时还可以指定比较的开始位置offset.

思路:比较简单,就直接看代码了,有详细注释.

public boolean startsWith(String prefix) {

return startsWith(prefix, 0);

}

public boolean startsWith(String prefix, int toffset) {

char ta[] = value;

int to = toffset;

char pa[] = prefix.value;

int po = 0;

int pc = prefix.value.length;

// Note: toffset might be near -1>>>1.

//1. 入参检测合法性

if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) {

return false;

}

//2. 循环进行逐个字符遍历,有不相等的就直接返回false,遍历完了还没发现不相同的,那么就是true

while (--pc >= 0) {

if (ta[to++] != pa[po++]) {

return false;

}

}

return true;

}

contains(String str)

功能:判断参数s是否被包含在字符串中，并返回一个布尔类型的值. 思路:其实就是利用已经实现好的indexOf()去查找是否包含.源码中对于已实现的东西利用率还是非常高的.我们要多学习.

public boolean contains(CharSequence s) {

return indexOf(s.toString()) > -1;

}

10.基本类型转换为字符串类型

这部分代码一看就懂,都是一句代码解决.

public static String valueOf(Object obj) {

return (obj == null) ? "null" : obj.toString();

}

public static String valueOf(char data[]) {

return new String(data);

}

public static String valueOf(char data[], int offset, int count) {

return new String(data, offset, count);

}

public static String copyValueOf(char data[], int offset, int count) {

return new String(data, offset, count);

}

public static String copyValueOf(char data[]) {

return new String(data);

}

public static String valueOf(boolean b) {

return b ? "true" : "false";

}

public static String valueOf(char c) {

char data[] = {c};

return new String(data, true);

}

public static String valueOf(int i) {

return Integer.toString(i);

}

public static String valueOf(long l) {

return Long.toString(l);

}

public static String valueOf(float f) {

return Float.toString(f);

}

public static String valueOf(double d) {

return Double.toString(d);

}

注意事项

最后注意一下:Android 6.0（23） 源码中，String类的实现被替换了，具体调用的时候，会调用一个StringFactory来生成一个String. 来看下Android源码中String,,我擦,,这…..直接抛错误UnsupportedOperationException,可能是因为Oracle告Google的原因吧..

public String() {

throw new UnsupportedOperationException("Use StringFactory instead.");

}

public String(String original) {

throw new UnsupportedOperationException("Use StringFactory instead.");

}

我们平时开发APP时都是使用的java.lang包下面的String,上面的问题一般不会遇到,但是作为Android开发者还是要了解一下.

三、AbstractStringBuilder源码分析

先看看类StringBuffer和StringBuilder的继承结构

可以看到StringBuffer和StringBuilder都是继承了AbstractStringBuilder.所以这里先分析一下AbstractStringBuilder.

在这基类里面真实的保存了StringBuffer和StringBuilder操作的实际数据内容,数据内容其实是一个char[] value;数组,在其构造方法中其实就是初始化该字符数组.

char[] value;

AbstractStringBuilder() {

}

AbstractStringBuilder(int capacity) {

value = new char[capacity];

}

1.扩容

既然数据内容(上面的value数组)是在AbstractStringBuilder里面的,那么很多操作我觉得应该也是在父类里面,比如扩容,下面我们看看源码

public void ensureCapacity(int minimumCapacity) {

if (minimumCapacity > 0)

ensureCapacityInternal(minimumCapacity);

}

/**

* 确保value字符数组不会越界.重新new一个数组,引用指向value

*/

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {

// overflow-conscious code

if (minimumCapacity - value.length > 0) {

value = Arrays.copyOf(value,

newCapacity(minimumCapacity));

}

}

/**

* 扩容:之前的大小的2倍+2

*/

private int newCapacity(int minCapacity) {

// overflow-conscious code 扩大2倍+2

//小知识点:这里可能会溢出,溢出后是负数哈,注意

int newCapacity = (value.length << 1) + 2;

if (newCapacity - minCapacity < 0) {

newCapacity = minCapacity;

}

//MAX_ARRAY_SIZE的值是Integer.MAX_VALUE - 8,先判断一下预期容量(newCapacity)是否在0

return (newCapacity <= 0 || MAX_ARRAY_SIZE - newCapacity < 0)

? hugeCapacity(minCapacity)

: newCapacity;

}

/**

* 判断大小 是否溢出

*/

private int hugeCapacity(int minCapacity) {

if (Integer.MAX_VALUE - minCapacity < 0) { // overflow

throw new OutOfMemoryError();

}

return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE)

? minCapacity : MAX_ARRAY_SIZE;

}

可以看到这里的扩容方式是 = 以前的大小*2+2,其他的细节方法中已给出详细注释.

2.追加

举一个比较有代表性的添加,详细注释在代码中

/**

* 追加:从指定字符串的片段

*/

public AbstractStringBuilder append(CharSequence s, int start, int end) {

//1. 如果是空,则添加字符串"null"

if (s == null)

s = "null";

//2. 判断是否越界

if ((start < 0) || (start > end) || (end > s.length()))

throw new IndexOutOfBoundsException(

"start " + start + ", end " + end + ", s.length() "

+ s.length());

//3. 记录添加字符串长度

int len = end - start;

//4. 判断一下 当前数组长度+需要添加的字符串长度 是否够装,不够装就扩容(扩容时还有复制原内容到新数组中)

ensureCapacityInternal(count + len);

//5. 追加内容到value数组最后

for (int i = start, j = count; i < end; i++, j++)

value[j] = s.charAt(i);

//6. 更新数组长度

count += len;

return this;

}

3.增加

这里的大体思想是和以前大一的时候用C语言在数组中插入数据是一样的.

这里假设需要插入的字符串s,插入在目标字符串desOffset处,插入的长度是len.首先将需要插入处的desOffset~desOffset+len往后挪,挪到desOffset+len处,然后在desOffset处插入目标字符串.

大体思想就是这样,是不是觉得很熟悉?? ヽ(￣▽￣)ﾉ

下面这个方法是上面思路的具体实现,详细的逻辑分析已经放到代码注释中.

//插入字符串,从dstOffset索引处开始插入,插入内容为s中的[start,end]字符串

public AbstractStringBuilder insert(int dstOffset, CharSequence s,

int start, int end) {

//1. 空处理

if (s == null)

s = "null";

//2. 越界判断

if ((dstOffset < 0) || (dstOffset > this.length()))

throw new IndexOutOfBoundsException("dstOffset "+dstOffset);

//3. 入参检测是否合法

if ((start < 0) || (end < 0) || (start > end) || (end > s.length()))

throw new IndexOutOfBoundsException(

"start " + start + ", end " + end + ", s.length() "

+ s.length());

//4. 长度记录

int len = end - start;

//5. 判断一下 当前数组长度+需要添加的字符串长度 是否够装,不够装就扩容(扩容时还有复制原内容到新数组中)

ensureCapacityInternal(count + len);

//6. 将原数组中dstOffset开始的count - dstOffset个字符复制到dstOffset + len处,,,,这里其实就是腾出一个len长度的区间,用用户存放目标字符串,这个区间就是dstOffset到dstOffset + len

System.arraycopy(value, dstOffset, value, dstOffset + len,

count - dstOffset);

//7. 存放目标字符串

for (int i=start; i

value[dstOffset++] = s.charAt(i);

//8. 记录字符串长度

count += len;

//9. 返回自身引用 方便链式调用

return this;

}

4.删除

源码里面的删除操作实际上是复制,比如下面这个方法删除start到end之间的字符,实际是将以end开始的字符复制到start处,并且将数组的长度记录count减去len个

//删除从start到end索引区间( [start,end)前闭后开区间 )内内容

public AbstractStringBuilder delete(int start, int end) {

if (start < 0)

throw new StringIndexOutOfBoundsException(start);

if (end > count)

end = count;

if (start > end)

throw new StringIndexOutOfBoundsException();

int len = end - start;

//当start==end时不会改变

if (len > 0) {

//将value数组的start+len位置开始的count-end个字符复制到value数组的start位置处. 注意,并且将数组count减去len个.

System.arraycopy(value, start+len, value, start, count-end);

count -= len;

}

return this;

}

5.切割

我擦,,,,原来StringBuffer的切割效率并不高嘛,其实就是new了一个String….

public String substring(int start, int end) {

if (start < 0)

throw new StringIndexOutOfBoundsException(start);

if (end > count)

throw new StringIndexOutOfBoundsException(end);

if (start > end)

throw new StringIndexOutOfBoundsException(end - start);

return new String(value, start, end - start);

}

6.改

改其实就是对其替换,而在源码中替换最终的实现其实是复制(还是复制..(￣▽￣)~*).

大体思路: 假设需要将字符串str替换value数组中的start-end中,这时只需将end后面的字符往后移动,在中间腾出一个坑,用于存放需要替换的str字符串.最后将str放到value数组中start索引处.

public AbstractStringBuilder replace(int start, int end, String str) {

//1. 入参检测合法性

if (start < 0)

throw new StringIndexOutOfBoundsException(start);

if (start > count)

throw new StringIndexOutOfBoundsException("start > length()");

if (start > end)

throw new StringIndexOutOfBoundsException("start > end");

if (end > count)

end = count;

//2. 目标String长度

int len = str.length();

//3. 计算新的数组的长度

int newCount = count + len - (end - start);

//4. 判断一下是否需要扩容

ensureCapacityInternal(newCount);

//5. 将value数组的end位置开始的count - end个字符复制到value数组的start+len处. 相当于把end之后的字符移到最后去,然后中间留个坑,用来存放str(需要替换成的值)

System.arraycopy(value, end, value, start + len, count - end);

//6. 这是String的一个方法,用于将str复制到value中start处 其最底层实现是native方法(getCharsNoCheck() )

str.getChars(value, start);

//7. 更新count

count = newCount;

return this;

}

7.查询

查询是最简单的,就是返回数组中相应索引处的值.

public char charAt(int index) {

if ((index < 0) || (index >= count))

throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);

return value[index];

}

四、StringBuffer源码分析

定义

public final class StringBuffer

extends AbstractStringBuilder

implements java.io.Serializable, CharSequence

StringBuffer和StringBuilder都是相同的继承结构.都是继承了AbstractStringBuilder.

StringBuffer和StringBuilder构造方法,可以看到默认大小是16,

public StringBuffer() {

super(16);

}

public StringBuffer(int capacity) {

super(capacity);

}

1. 我们先来看看StringBuffer的append方法

啥,不就是调用父类的append方法嘛..

但是,请 注意:前面说了StringBuffer是线程安全的,为什么,源码里面使用了synchronized给方法加锁了.

public synchronized StringBuffer append(boolean b) {

toStringCache = null;

super.append(b);

return this;

}

@Override

public synchronized StringBuffer append(char c) {

toStringCache = null;

super.append(c);

return this;

}

@Override

public synchronized StringBuffer append(int i) {

toStringCache = null;

super.append(i);

return this;

}

2.StringBuffer的其他方法

几乎都是所有方法都加了synchronized,几乎都是调用的父类的方法.

public synchronized StringBuffer delete(int start, int end) {

toStringCache = null;

super.delete(start, end);

return this;

}

public synchronized StringBuffer replace(int start, int end, String str) {

toStringCache = null;

super.replace(start, end, str);

return this;

}

public synchronized int indexOf(String str, int fromIndex) {

return super.indexOf(str, fromIndex);

}

...

五、StringBuilder分析

定义

public final class StringBuilder

extends AbstractStringBuilder

implements java.io.Serializable, CharSequence

1. 我们先来看看StringBuilder的append方法

啥,还是调用父类的append方法嘛..

但是,请 注意:前面说了StringBuilder不是线程安全的,为什么,源码里面没有使用synchronized进行加锁.

public StringBuilder append(boolean b) {

super.append(b);

return this;

}

@Override

public StringBuilder append(char c) {

super.append(c);

return this;

}

@Override

public StringBuilder append(int i) {

super.append(i);

return this;

}

2.StringBuilder的其他方法

也是全部调用的父类方法. 但是是没有加锁的.

public StringBuilder delete(int start, int end) {

super.delete(start, end);

return this;

}

public StringBuilder replace(int start, int end, String str) {

super.replace(start, end, str);

return this;

}

public int indexOf(String str) {

return super.indexOf(str);

}

...

六、总结

String,StringBuffer,StringBuilder最终底层存储与操作的都是char数组.但是String里面的char数组是final的,而StringBuffer,StringBuilder不是,也就是说,String是不可变的,想要新的字符串只能重新生成String.而StringBuffer和StringBuilder只需要修改底层的char数组就行.相对来说,开销要小很多.String的大多数方法都是重新new一个新String对象返回,频繁重新生成容易生成很多垃圾.还是那句古话,StringBuffer是线程安全的,StringBuilder是线程不安全的.因为StringBuffer的方法是加了synchronized锁起来了的,而StringBuilder没有.增删比较多时用StringBuffer或StringBuilder（注意单线程与多线程）。实际情况按需而取吧，既然已经知道了里面的原理。

学习源码我们能从中收获什么

Java的源码都是经过上千万(我乱说的..哈哈)的程序员校验过的,不管是算法、命名、doc文档、写作风格等等都非常规范，值得我们借鉴与深思。还有很多很多的小技巧。

下次在使用时能按需而取，追求性能。

避免项目中的很多错误的发生。