面試中經常問到的一個問題：StringBuilder和StringBuffer的區別是什麼？
我們非常自信的說出：StringBuilder是執行緒安全的，StirngBuffer是執行緒不安全的
面試官：StringBuilder不安全的點在哪兒？
這時候估計就啞巴了。。。

分析

StringBuffer和StringBuilder的實現內部是和String內部一樣的，都是通過 char[]陣列的方式；不同的是String的char[]陣列是通過final關鍵字修飾的是不可變的，而StringBuffer和StringBuilder的char[]陣列是可變的。

首先我們看下邊這個例子：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 10000; i++){
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++){
                    stringBuilder.append("a");
                }
            }).start();
        }

        Thread.sleep(100L);
        System.out.println(stringBuilder.length());
    }
}
 

直覺告訴我們輸出結果應該是10000000，但是實際執行結果並非我們所想。

從上圖可以看到輸出結果是9970698，並非是我們預期的1000000，並且還丟擲了一個異常ArrayIndexOutOfBoundsException{非必現}

為什麼輸出結果並非預期值？

我們先看一下StringBuilder的兩個成員變數（這兩個成員變數實際上是定義在AbstractStringBuilder裡面的，StringBuilder和StringBuffer都繼承了AbstractStringBuilder）

StringBuilder的append方法

StringBuilder的append方法呼叫了父類的append

方法

我們直接看第七行程式碼，count += len; 不是一個原子操作，實際執行流程為

• 首先載入count的值到暫存器
• 在暫存器中執行 +1操作
• 將結果寫入記憶體

假設我們count的值時10，len的值為1，兩個執行緒同時執行到了第七行，拿到的值都是10，執行完加法運算後將結果賦值給count，所以兩個執行緒最終得到的結果都是11，而不是12，這就是最終結果小雨我們預期結果的原因。

為什麼會丟擲ArrayIndexOutOfBoundsException異常？

我們看回AbstractStringBuilder的追加（）方法原始碼的第五行，ensureCapacityInternal（）方法是檢查StringBuilder的物件的原字元陣列的容量能不能盛下新的字串，如果盛不下就呼叫expandCapacity（）方法對字元陣列進行擴容。

private  void  ensureCapacityInternal（int  minimumCapacity）  {
         //溢位意識程式碼
    if  （minimumCapacity  -  value .length>  0）
        expandCapacity（minimumCapacity）; 
}

擴容的邏輯就是新一個新的字元陣列，新的字元陣列的容量是原來字元陣列的兩倍再加2，再通過System.arryCopy（）函式將原陣列的內容複製到新陣列，最後將指標指向新的字元陣列。

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]; 
    //拷貝陣列
     System.arraycopy（original，  0，copy，  0，
                         Math.min（original.length，newLength））; 
    返回  副本; 
}

AbstractStringBuilder的追加（）方法原始碼的第六行，是將字串物件裡面炭數組裡面的內容拷貝到StringBuilder的物件的字元數組裡面，程式碼如下：

str.getChars（0，len，  value，count）;

則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

假設現在有兩個執行緒同時執行了StringBuilder的append()方法，兩個執行緒都執行完了第五行的ensureCapacityInternal()方法，此刻count=5

這個時候執行緒1的cpu時間片用完了，執行緒2繼續執行。執行緒2執行完整個append()方法後count變成6了。

執行緒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[]陣列拷貝的時候就會丟擲ArrayIndexOutOfBoundsException異常。

至此，StringBuilder為什麼不安全已經分析完了。如果我們將測試程式碼的StringBuilder物件換成StringBuffer物件會輸出什麼呢？

結果肯定是會輸出 1000000，至於StringBuffer是通過什麼手段實現執行緒安全的呢？看下原始碼就明白了了。。。

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