java String 为何慢于StringBuilder

在 Java 里，String 比 StringBuilder 慢，核心原因是：String 是不可变的（immutable），而 StringBuilder 是可变的（mutable）。下面从原理到例子说明。

1️⃣ String 的不可变性（根本原因）

String 的定义特点

public final class String {
    private final char value[];
}

• value[] 是 final
• 一旦创建，内容不能修改
• 任何“修改”操作（拼接、替换、截取）都会：
  • 创建新的 String 对象
  • 拷贝原字符数组

❌ 所以字符串拼接越多，对象创建和内存拷贝越多

2️⃣ String 拼接为什么慢（典型场景）

示例 1：循环里用 String 拼接

String s = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    s += i;
}

背后的真实过程：

s = new StringBuilder(s).append(i).toString();

每一轮：

• 新建 StringBuilder
• 拷贝旧字符串
• 新建 String
• 产生大量垃圾对象

✅ 时间复杂度：O(n²)
✅ 频繁 GC，性能极差

3️⃣ StringBuilder 为什么快

StringBuilder 的特点

public final class StringBuilder {
    char[] value;
    int count;
}

• 字符数组可变
• 拼接时：
  • 直接在数组中追加
  • 不够才扩容（批量扩容）

示例 2：用 StringBuilder

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    sb.append(i);
}
String s = sb.toString();

✅ 只创建：

• 1 个 StringBuilder
• 1 个最终 String

✅ 时间复杂度：O(n)

4️⃣ 对比总结

5️⃣ 什么时候 String 不慢？

✅ 少量拼接（编译器优化）

String s = "a" + "b" + "c";

编译后直接变成：

String s = "abc";

✅ Java 9+ 的优化

• 使用 byte[] + 编码标识
• 少量拼接影响很小

6️⃣ 结论一句话

String 慢，是因为“改一次就新建一个对象”；
StringBuilder 快，是因为“在同一个缓冲区里改”。

如果你愿意，我也可以：

• 用 字节码 / 反编译 证明
• 讲 StringBuffer vs StringBuilder
• 分析 真实项目中的性能误区