我們要知道StringBuilder和StringBuffer的內部實現跟String類一樣,都是通過一個char數組存儲字符串的,不同的是String類里面的char數組是final修飾的,是不可變的,而StringBuilder和StringBuffer的char數組是可變的。
首先通過一段代碼去看一下多線程操作StringBuilder對象會出現什么問題
我們能看到這段代碼創建了10個線程,每個線程循環1000次往StringBuilder對象里面append字符。正常情況下代碼應該輸出10000,但是實際運行會輸出什么呢?
我們看到輸出了“9326”,小於預期的10000,並且還拋出了一個ArrayIndexOutOfBoundsException異常(異常不是必現)。
1、為什么輸出值跟預期值不一樣
我們先看一下StringBuilder的兩個成員變量(這兩個成員變量實際上是定義在AbstractStringBuilder里面的,StringBuilder和StringBuffer都繼承了AbstractStringBuilder)
再看StringBuilder的append()方法:
StringBuilder的append()方法調用的父類AbstractStringBuilder的append()方法
我們先不管代碼的第五行和第六行干了什么,直接看第七行,count += len不是一個原子操作。假設這個時候count值為10,len值為1,兩個線程同時執行到了第七行,拿到的count值都是10,執行完加法運算后將結果賦值給count,所以兩個線程執行完后count值為11,而不是12。這就是為什么測試代碼輸出的值要比10000小的原因。
2、為什么會拋出ArrayIndexOutOfBoundsException異常。
我們看回AbstractStringBuilder的append()方法源碼的第五行,ensureCapacityInternal()方法是檢查StringBuilder對象的原char數組的容量能不能盛下新的字符串,如果盛不下就調用expandCapacity()方法對char數組進行擴容。
擴容的邏輯就是new一個新的char數組,新的char數組的容量是原來char數組的兩倍再加2,再通過System.arryCopy()函數將原數組的內容復制到新數組,最后將指針指向新的char數組。
Arrys.copyOf()方法
AbstractStringBuilder的append()方法源碼的第六行,是將String對象里面char數組里面的內容拷貝到StringBuilder對象的char數組里面,代碼如下:
getChars()方法
拷貝流程見下圖:
線程1繼續執行第六行的str.getChars()方法的時候拿到的count值就是6了,執行char數組拷貝的時候就會拋出ArrayIndexOutOfBoundsException異常。
至此,StringBuilder為什么不安全已經分析完了。如果我們將測試代碼的StringBuilder對象換成StringBuffer對象會輸出什么呢?
當然是輸出10000啦!
那么StringBuffer用什么手段保證線程安全的?這個問題你點進StringBuffer的append()方法里面就知道了。