Java 字符串核心：String、StringBuffer、StringBuilder 深度對比與性能優化指南

三大類核心差異

String 不可變機制與字符串池

• String s = "abc"：檢查字符串池，有則返回引用，無則創建並入池。
• new String("abc")：強制在堆創建新對象，不入池（除非調用 intern()）。
• "" vs null vs new String()：null 無引用無內存；"" 和 new String() 有對象頭+空 char 數組，佔用內存。

常用操作 API 對比

拼接性能實測：10 萬次循環

public class ConcatBenchmark {
    public static void main(String[] args) {
        int N = 100_000;

        // 1. + 操作符
        long t1 = System.currentTimeMillis();
        String s1 = "a";
        for (int i = 0; i < N; i++) s1 += "b";
        System.out.println("+ 操作符: " + (System.currentTimeMillis() - t1) + " ms");

        // 2. concat()
        long t2 = System.currentTimeMillis();
        String s2 = "c";
        for (int i = 0; i < N; i++) s2 = s2.concat("d");
        System.out.println("concat(): " + (System.currentTimeMillis() - t2) + " ms");

        // 3. StringBuilder.append()
        long t3 = System.currentTimeMillis();
        StringBuilder sb = new StringBuilder("e");
        for (int i = 0; i < N; i++) sb.append("d");
        System.out.println("StringBuilder.append(): " + (System.currentTimeMillis() - t3) + " ms");
    }
}

典型輸出：

+ 操作符: 19080 ms
concat(): 9089 ms
StringBuilder.append(): 10 ms

原理深度解析

為什麼 + 最慢？

編譯器優化：s += "b" → new StringBuilder(s).append("b").toString()。每次循環創建新 StringBuilder + toString() 新 String，10 萬次對象分配極其昂貴。

concat() 為什麼次之？

內部複製 char 數組並 new String()，同樣創建 10 萬個 String 對象。

StringBuilder 為什麼最快？

擴容 char 數組，System.arraycopy 複製內容，全程複用同一對象，零新對象分配。

JVM 對 + 的靜態優化

String s = "I " + "am " + "chenssy"; // 編譯期常量折疊 → "I am chenssy"
String s2 = "I " + name + " chenssy"; // 運行期 → StringBuilder

純字面量拼接編譯期直接合併，極快；含變量則退化為 StringBuilder。

選型指南（參考《高質量代碼 151 建議》）

最佳實踐： 局部變量拼接優先 StringBuilder；多線程共享緩衝區用 StringBuffer；API 返回值、常量、鍵用 String。別過早優化，但寫熱路徑時請選對工具。