StringBuilder 是否線程安全？
點擊上方 藍字 關(guān)注我們！
作者 | Fann_s
周五去面試又被面試的一個問題問啞巴了
面試官：StringBuilder和StringBuffer的區(qū)別在哪？我：StringBuilder不是線程安全的，StringBuffer是線程安全的 面試官：那StringBuilder不安全的點在哪兒？我：。。。（啞巴了）
在這之前我只記住了StringBuilder不是線程安全的，StringBuffer是線程安全的這個結(jié)論，至于StringBuilder為什么不安全從來沒有去想過。
分析
在分析設(shè)個問題之前我們要知道StringBuilder和StringBuffer的內(nèi)部實現(xiàn)跟String類一樣，都是通過一個char數(shù)組存儲字符串的，不同的是String類里面的char數(shù)組是final修飾的，是不可變的，而StringBuilder和StringBuffer的char數(shù)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(xiàn)什么問題
public class StringBuilderDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10; i++){
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int j = 0; j < 1000; j++){
stringBuilder.append("a");
}
}
}).start();
}
Thread.sleep(100);
System.out.println(stringBuilder.length());
}
}
我們能看到這段代碼創(chuàng)建了10個線程，每個線程循環(huán)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”，小于預期的10000，并且還拋出了一個ArrayIndexOutOfBoundsException異常（異常不是必現(xiàn)）。
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）
//存儲字符串的具體內(nèi)容
char[] value;
//已經(jīng)使用的字符數(shù)組的數(shù)量
int count;
再看StringBuilder的append()方法：
@Override
public StringBuilder append(String str) {
super.append(str);
return this;
}
StringBuilder的append()方法調(diào)用的父類AbstractStringBuilder的append()方法
1.public AbstractStringBuilder append(String str) {
2. if (str == null)
3. return appendNull();
4. int len = str.length();
5. ensureCapacityInternal(count + len);
6. str.getChars(0, len, value, count);
7. count += len;
8. return this;
9.}
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(shè)這個時候count值為10，len值為1，兩個線程同時執(zhí)行到了第七行，拿到的count值都是10，執(zhí)行完加法運算后將結(jié)果賦值給count，所以兩個線程執(zhí)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(shù)組的容量能不能盛下新的字符串，如果盛不下就調(diào)用expandCapacity()方法對char數(shù)組進行擴容。
private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
// overflow-conscious code
if (minimumCapacity - value.length > 0)
expandCapacity(minimumCapacity);
}
擴容的邏輯就是new一個新的char數(shù)組，新的char數(shù)組的容量是原來char數(shù)組的兩倍再加2，再通過System.arryCopy()函數(shù)將原數(shù)組的內(nèi)容復制到新數(shù)組，最后將指針指向新的char數(shù)組。
void expandCapacity(int minimumCapacity) {
//計算新的容量
int newCapacity = value.length * 2 + 2;
//中間省略了一些檢查邏輯
...
value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
}
Arrys.copyOf()方法
public static char[] copyOf(char[] original, int newLength) {
char[] copy = new char[newLength];
//拷貝數(shù)組
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
AbstractStringBuilder的append()方法源碼的第六行，是將String對象里面char數(shù)組里面的內(nèi)容拷貝到StringBuilder對象的char數(shù)組里面，代碼如下：
str.getChars(0, len, value, count);
getChars()方法
public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char dst[], int dstBegin) {
//中間省略了一些檢查
...
System.arraycopy(value, srcBegin, dst, dstBegin, srcEnd - srcBegin);
}
拷貝流程見下圖
假設(shè)現(xiàn)在有兩個線程同時執(zhí)行了StringBuilder的append()方法，兩個線程都執(zhí)行完了第五行的ensureCapacityInternal()方法，此刻count=5。
這個時候線程1的cpu時間片用完了，線程2繼續(xù)執(zhí)行。線程2執(zhí)行完整個append()方法后count變成6了
線程1繼續(xù)執(zhí)行第六行的str.getChars()方法的時候拿到的count值就是6了，執(zhí)行char數(shù)組拷貝的時候就會拋出ArrayIndexOutOfBoundsException異常。
至此，StringBuilder為什么不安全已經(jīng)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。
END
往期推薦
END
若覺得文章對你有幫助，隨手轉(zhuǎn)發(fā)分享，也是我們繼續(xù)更新的動力。
長按二維碼，掃掃關(guān)注哦
?「C語言中文網(wǎng)」官方公眾號，關(guān)注手機閱讀教程 ?
目前收集的資料包括： Java，Python，C/C++，Linux，PHP，go，C#，QT，git/svn，人工智能，大數(shù)據(jù)，單片機，算法，小程序，易語言，安卓，ios，PPT，軟件教程，前端，軟件測試，簡歷，畢業(yè)設(shè)計，公開課 等分類，資源在不斷更新中...