String 不可变与 StringBuilder 选型

更新时间：2026-09-18。理解 String 的不可变性，才能解释字符串拼接的性能差异和一堆「看似奇怪」的现象。

一、String 为什么是不可变的

String 内部字符数组被 private final 修饰，且类本身 final 不可继承、不提供修改方法。s = s + "x" 不是改原对象，而是新建一个 String。

不可变的三大收益：

1. 字符串常量池复用：相同字面量在常量池只有一份，节省内存、比较可快速命中。
2. 安全：作为 HashMap key、数据库连接串、文件路径等，值不会被意外篡改；多线程天然可共享。
3. hashCode 可缓存：不可变所以 hash 只算一次，适合做哈希键。

String a = "ab";              // 常量池
String b = "a" + "b";         // 编译期常量折叠 → 也是 "ab"
System.out.println(a == b);   // true（都指向常量池同一对象）

二、拼接：+、StringBuilder、StringBuffer

方式	实现	适用
+（编译期常量）	编译器折叠成一个字面量	字面量/常量拼接，放心用 +
+（含变量、单次）	编译器自动生成一个 StringBuilder	一行内少量拼接，可读性优先用 +
循环里 +	每次迭代新建 StringBuilder 和 String，对象爆炸	必须手动用一个 StringBuilder
StringBuilder	可变、非线程安全、最快	单线程内大量拼接（默认选择）
StringBuffer	方法加 synchronized，线程安全但慢	极少需要（多线程共享拼接）

// 反例：循环内 + ，每轮 new StringBuilder
String s = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) s += i;

// 正解：循环外建一次
StringBuilder sb = new StringBuilder(estimatedLen);
for (int i = 0; i < 10000; i++) sb.append(i);
String result = sb.toString();

JDK 9 引入 invokedynamic（StringConcatFactory），运行期变量拼接不一定再显式 new StringBuilder，但循环里反复拼同一个累加变量仍应手动复用 StringBuilder。

三、常见坑

1. new String("x") 主动进堆：绕过常量池复用，无必要别这么写。
2. 滥用 intern()：JDK7+ 常量池在堆中且受 GC，但大量手工 intern 会增加维护成本，一般交给类加载的字面量。
3. StringBuilder 不预设容量：底层 char 数组（JDK9 为 byte）会多次扩容拷贝，已知长度时传初始容量。
4. 把 StringBuilder 当 key/跨方法共享修改：它可变，放进集合或多线程环境会引发内容变化问题。
5. JDK9 压缩字符串：String 内部按是否含 Latin-1 用 byte[] 表示，节省内存，性能分析时注意版本差异。

总结

String 因 final 类加私有不可变字符数组而不可变，换来常量池复用、线程安全、可作安全参数和缓存 hashCode，任何“修改”都是新建对象；拼接时编译期常量和单行少量变量用 + 即可（编译器会折叠或自动用 StringBuilder），但循环中累加必须在循环外创建一个 StringBuilder 复用，否则每轮产生新对象造成对象爆炸，StringBuffer 只是在方法上加 synchronized 的线程安全版本、单线程下没必要用，使用 StringBuilder 时预估初始容量可避免内部数组扩容，并避免把可变的它当 HashMap key 或跨线程共享。