“StringBuilders不是线程安全”是什么意思？

Question

我读过一些关于String和StringBuilder在Java编程语言中的优缺点的文章。在其中一篇文章中，提交人提到：

StringBuilder不是线程安全的，所以在多线程中使用StringBuffer.

不幸的是，我无法理解这意味着什么。请您解释一下String、StringBuilder和StringBuffer之间的区别，特别是在“线程安全”的上下文中。

如果您能用代码示例进行描述，我将不胜感激。

Answer 1

如果多个线程正在修改同一个StringBuilder实例，结果可能是意外的--即一些修改可能会丢失。这就是为什么在这种情况下应该使用StringBuffer的原因。但是，如果每个线程StringBuilder实例只能由一个线程修改，那么最好使用StringBuilder，因为它会更高效(线程安全性带来性能成本)。

Answer 2

如果多个线程试图更改StringBuilder对象值，则结果将是奇怪的。参见下面的示例，

private StringBuilder sb = new StringBuilder("1=2");

public void addProperty(String name, String value) {
    if (value != null && value.length() > 0) {
        if (sb.length() > 0) {
            sb.append(',');
        }
        sb.append(name).append('=').append(value);
    }
}

如果许多线程调用addProperty方法，那么结果将是奇怪的(不可预测的结果)。

Thread1: addProperty("a", "b");
Thread2: addProperty("c", "d");
Thread3: addProperty("e", "f");

最后，当您调用sb.toString()时，结果将是不可预测的。例如，它可能带来类似于1=2,ac=d=b,e=f的输出，但您的期望是1=2,a=b,c=d,e=f

Answer 3

StringBuilder的线程安全问题是对StringBuilder的方法调用不同步。

考虑一下StringBuilder.append(char)方法的实现：

public StringBuilder append(boolean b) {
    super.append(b);
    return this;
}

// from the superclass
public AbstractStringBuilder append(char c) {
     int newCount = count + 1;
     if (newCount > value.length)
         expandCapacity(newCount);
     value[count++] = c;
     return this;
 }

现在假设您有两个线程共享一个StringBuilder实例，并且都试图同时追加一个字符。假设它们同时到达value[count++] = c;语句，而count是1。每个字符都将写入value[1]的缓冲区中，然后更新count。很明显只有一个字符可以存储在那里..。所以另一只就会迷路。此外，count的增量之一可能会丢失。

更糟糕的是，即使两个线程没有同时到达那里，value[count++] = c;语句也可能失败。原因是Java内存模型说，除非有适当的同步(或者更准确地说，在关系之前发生)，否则不能保证第二个线程会看到第一个线程所做的内存更新。实际情况取决于是否和何时将第一个线程的更新写入主内存。

现在让我们来看看StringBuffer.append(char)

public synchronized StringBuffer append(char c) {
    super.append(c);  // calls the "AbstractStringBuilder.append" method above.
    return this;
}

这里我们看到append方法是synchronized。这意味着两件事：

• 两个线程不能同时在同一个append对象上执行超类StringBuffer方法。因此，第一种情况不可能发生。

• synchronize意味着在不同线程对StringBuffer.append进行的连续调用之间发生了一个事件。这意味着保证后面的线程能够看到在前面的线程中所做的更新。

String的情况又不同了。如果我们检查代码，我们将看到没有公开的同步。但这是可以的，因为String对象实际上是不可变的；也就是说，在String API中没有方法会导致String对象的状态发生外部可观察的变化。此外：

• final实例变量和构造函数的特殊行为意味着所有线程都将看到任何String的正确初始状态。

• 在幕后String是可变的地方，无论线程是否看到对hash变量的最新更改，hashCode()方法都将正确工作。

参考文献：

• StringBuilder - http://grepcode.com/file/repository.grepcode.com/java/root/jdk/openjdk/8-b132/java/lang/StringBuilder.java的源代码
• StringBuffer - http://grepcode.com/file/repository.grepcode.com/java/root/jdk/openjdk/8-b132/java/lang/StringBuffer.java的源代码
• 字符串的源代码- http://grepcode.com/file/repository.grepcode.com/java/root/jdk/openjdk/8-b132/java/lang/String.java