StringBuffer和StringBuilder之StringBuilder為什么線程不安全

StringBuffer和StringBuilder的區別在哪里？

StringBuffer是線程安全的，StringBuilder是線程不安全的。

那么StringBuilder不安全在哪里？在想這個問題前，我們要知道StringBuffer和StringBuilder的內部實現和String類是一樣的，都是通過一個char數組存儲字符串，不同的是String類的char數組是final修飾的，是不可變的；但是StringBuffer和StringBuilder的char數組是可變的。

例子：

多線程操作StringBuilder對象

public class StringBuilderDemo{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        StringBuilder sBuilder = new StringBuilder();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(new Runnable(){
                @Override
                public void run(){
                    for(int j=0;j<1000;j++){
                        sBuilder.append("a");
                    }
                }
            }).start();
        }
        Thread.sleep(100);
        System.out.println(sBuilder.length());
    }
}

 

運行結果

7346

這段代碼創建了10個線程，每個線程循環1000次往StringBuilder對象里append字符，正常情況應輸出10000；但是結果是小於預期結果，在實際運行中還可能拋出異常“ArrayIndexOutOfBoundsException”

那么，問題來了，為什么輸出值和預期不一樣？為什么會拋出異常“ArrayIndexOutOfBoundsException”？

來看第一個問題：

StringBuilder的兩個成員變量（這兩個變量定義在AbstractStringBuilder里面，StringBuilder和StringBuffer都繼承了AbstractStringBuilder）

//存儲字符串的具體內容
char[] value;
//已經使用的字符數組的數量
int count;

在看StringBuilder的append()方法

@Override
public StringBuilder append(String str){
    super.append(str);
    return this;
}

StringBuilder的append()方法調用AbstractStringBuilder的append()方法

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

看第8行，count += len; 假設count為10，len值為1，兩個線程同時執行到這里，拿到的count值都為10，執行完加法運算后將值賦值給count，結果兩個線程執行完后的count值為11，而不是12，這就是輸出值比預期值要小的原因。

看第二個問題

回看AbstractStringBuilder的append()方法第6行

ensureCapacityInternal()方法是檢查StringBuilder()對象的原char數組的容量能不能裝下新的字符串，如果裝不下就調用expandCapacity()方法對char數組進行擴容

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity){
    if(minimumCapacity - value.length>0)
        expandCapacity(minimumCapacity);
}

擴容即是new一個新的char數組，在將原來的數組內容復制到新的數組，最后將指針指向新的char數組

void expandCapacity(int minimunCapacity){
    //計算新的容量
    int newCapacity = value.length*2+2;
    //省略一些檢查邏輯
    ...
    value = Array.copyOf(value,newCapacity);
}

Array.copyOf()方法

public static char[] copyOf(char[] original,int newLength){
    char[] copy = new char[newLength];
    //拷貝數組
    System.arraycopy(original,0,copy,0,Mathmin(original.length,newLength));
    return copy;
}

AbstractStringBuilder的append()方法第7行，是將String對象的char數組內容拷貝到StringBuilder對象的char數組里面

 str.getChars(0,len,value,count);

getChars()方法

public void getChars(int srcBegin,int srcEnd,char dst[],int dstBegin){
    //
    ...
    System.arraycopy(value,srcBegin,dst,dstBegin,srcEnd-srcBegin);
}

 

拷貝流程：

假設現在有兩個線程同時執行StringBuilder的append()方法，兩個線程都執行完了ensureCapacityInternal()方法，此時count=5

此時線程1的cpu時間片用完了，線程2繼續執行，線程2執行完append()方法后變為6

線程1繼續執行str,getChars()方法的時候拿到的值是6，執行char數組拷貝的時候就會拋出異常ArrayIndexOutOfBoundsException。

解釋完畢！

那么將StringBuilder換成StringBuffer會發生什么呢？

StringBuffer可是個線程安全的StringBuffer，當然是輸出10000啦。