StringBuilder 在多线程环境下不安全的原因

我就是我 2022-12-21 15:52 115阅读 0赞

面试经常会问到，StringBuilder和StringBuffer的区别，大家都回答StringBuilder是线程不安全的，StringBuffer是线程安全的，那么StringBuilder到底是哪里不安全了呢？

public class DemoUtil {
    
        public static void main(String[] args) throws Exception{
           StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            for(int j=0;j<10;j++){
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        for(int i=0;i<100;i++){
                            stringBuilder.append("2");
                        }
                    }
                }).start();
            }
    
            Thread.sleep(100);
            System.out.println(stringBuilder.length());
    
        }
    
    }

如上面所写的例子，创建了10个线程，每个线程循环100次，向stringBuilder中添加100个‘2’，如果结果正常的话，stringBuilder的长度应该是10000，但是你可以自己执行下，一般结果都是小于10000的，如果StringBuilder 换成StringBuffer的话，结果正好是10000。从这个例子的结果就可以看出StringBuilder是线程不安全的，那么到底哪里不安全了呢？

进入StringBuilder的append（）方法，

public StringBuilder append(String str) {
            super.append(str);
            return this;
        }

也就是说StringBuilder的append方法是继承来的，那么它继承了谁呢？

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

StringBuilder继承了AbstractStringBuilder，我们再来看AbstractStringBuilder中append（）方法是怎么定义的？

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

从count += len；这行代码我们就可以看到他肯定不是一个原子操作，这是由2步组合成的，我们都知道线程不安全一般都是因为多个线程共享变量导致的，那么这里的不安全到底是count变量造成的，还是len这个变量造成的呢？还是说这2个变量都会导致线程安全问题呢？

其实这里的线程不安全是由count这个变量造成的，len这个变量不会导致线程不安全，为什么呢？

因为我们可以看到len这个变量是在append方法内定义的，方法内部定义的变量是在运行时动态生成的。每个线程都有一个自己的堆栈，用于保存运行时的数据。每次调用时，变量都是在运行时堆栈上保存的，方法结束变量也就释放了。因此len变量是不会被多个线程共享的。

再来看count 变量的定义，count是AbstractStringBuilder的成员变量，能够被多个线程共享。因此

AbstractStringBuilder的线程不安全问题就出在count这个变量上。

那么StringBuffer又是怎么保证线程安全的呢？

@Override
        public synchronized StringBuffer append(String str) {
            toStringCache = null;
            super.append(str);
            return this;
        }

直接在这个append的方法上加了synchronized锁，因此保证了线程安全。