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這篇文章主要介紹StringBuilder線程不安全的示例分析,文中介紹的非常詳細(xì),具有一定的參考價(jià)值,感興趣的小伙伴們一定要看完!
引言
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(diǎn)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(gè)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(gè)問題之前我們要知道StringBuilder和StringBuffer的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)跟String類一樣,都是通過一個(gè)char數(shù)組存儲(chǔ)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(duì)象會(huì)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(gè)線程,每個(gè)線程循環(huán)1000次往StringBuilder對(duì)象里面append字符。正常情況下代碼應(yīng)該輸出10000,但是實(shí)際運(yùn)行會(huì)輸出什么呢?
我們看到輸出了“9326”,小于預(yù)期的10000,并且還拋出了一個(gè)ArrayIndexOutOfBoundsException異常(異常不是必現(xiàn))。
1、為什么輸出值跟預(yù)期值不一樣
我們先看一下StringBuilder的兩個(gè)成員變量(這兩個(gè)成員變量實(shí)際上是定義在AbstractStringBuilder里面的,StringBuilder和StringBuffer都繼承了AbstractStringBuilder)
//存儲(chǔ)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(gè)原子操作。假設(shè)這個(gè)時(shí)候count值為10,len值為1,兩個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行到了第七行,拿到的count值都是10,執(zhí)行完加法運(yùn)算后將結(jié)果賦值給count,所以兩個(gè)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(huì)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(duì)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(duì)char數(shù)組進(jìn)行擴(kuò)容。
private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) { // overflow-conscious code if (minimumCapacity - value.length > 0) expandCapacity(minimumCapacity); }
擴(kuò)容的邏輯就是new一個(gè)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(fù)制到新數(shù)組,最后將指針指向新的char數(shù)組。
void expandCapacity(int minimumCapacity) { //計(jì)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(duì)象里面char數(shù)組里面的內(nèi)容拷貝到StringBuilder對(duì)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(gè)線程同時(shí)執(zhí)行了StringBuilder的append()方法,兩個(gè)線程都執(zhí)行完了第五行的ensureCapacityInternal()方法,此刻count=5。
這個(gè)時(shí)候線程1的cpu時(shí)間片用完了,線程2繼續(xù)執(zhí)行。線程2執(zhí)行完整個(gè)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(shí)候拿到的count值就是6了,執(zhí)行char數(shù)組拷貝的時(shí)候就會(huì)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(duì)象換成StringBuffer對(duì)象會(huì)輸出什么呢?
當(dāng)然是輸出10000啦!
那么StringBuffer用什么手段保證線程安全的?這個(gè)問題你點(diǎn)進(jìn)StringBuffer的append()方法里面就知道了。
以上是“StringBuilder線程不安全的示例分析”這篇文章的所有內(nèi)容,感謝各位的閱讀!希望分享的內(nèi)容對(duì)大家有幫助,更多相關(guān)知識(shí),歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道!
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