JDK源码分析系列之五:StringBuilder为什么线程不安全?

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引言

其实StringBuilder并不属于集合,但是为了不再新开文章系列,就写在这个文章系列里面。我们在面试的过程中,有时候面试官会稳点Java基础的问题,如HashMap的相关问题等等。我们都知道StringBuilder是线程不安全的,那么如果面试过程中,面试官继续问它为什么是线程不安全的,可能很多人都会卡壳在这个问题上。

  • 源码分析
  • 总结

一、源码分析

1、append方法分析 如下所示,StringBuilder以及StringBuffer的源码大致如下,它们都继承了AbstractStringBuilder:

public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{ 
...
}
public final class StringBuffer
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{ 
...
}

使用的父类的成员变量如下所示:

//存储字符串的数据
char[] value;
//已经使用的字符数组数量
int count;

我么使用StringBuilder以及StringBuffer最常用的就是append方法,如下所示:

//可以追加任意对象
@Override
public StringBuilder append(Object obj) { 
        return append(String.valueOf(obj));
    }
//可以追加字符串
@Override
public StringBuilder append(String str) { 
        super.append(str);
        return this;
    }

实际上调用的是父类AbstractStringBuilder的append方法。如下:

public AbstractStringBuilder append(String str) { 
        if (str == null)
            return appendNull();
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        str.getChars(0, len, value, count);
        //变量数据更新
        count += len;
        return this;
    }

从以上代码可以看出,count += len;并不是原子操作。比如此时count值为10,len值为1,两个线程同时执行到了第七行,拿到的count值都是10,执行完加法运算后将结果赋值给count,所以两个线程执行完后count值为11,而不是12。所以说StringBuilder是线程不安全的。

2、append方法分析 我们看回AbstractStringBuilder的append()方法源码的第五行,ensureCapacityInternal()方法是检查StringBuilder对象的原char数组的容量能不能盛下新的字符串,如果盛不下就调用Arrays.copyOf方法对char数组进行扩容。

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) { 
        // overflow-conscious code
        if (minimumCapacity - value.length > 0) { 
            value = Arrays.copyOf(value,
                    newCapacity(minimumCapacity));
        }
    }
public static char[] copyOf(char[] original, int newLength) { 
        char[] copy = new char[newLength];
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
    }
public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char dst[], int dstBegin) { 
        if (srcBegin < 0) { 
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcBegin);
        }
        if (srcEnd > value.length) { 
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd);
        }
        if (srcBegin > srcEnd) { 
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd - srcBegin);
        }
        System.arraycopy(value, srcBegin, dst, dstBegin, srcEnd - srcBegin);
    }

二、总结

JDK源码中存在一些线程不安全的操作,其实都是因为没有对应的同步操作来保证原子操作。所以我们可以通过此来进行分析,同时可以进行适当的优化和改进。

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