StringBuilder 與 StringBuffer

1. 不可變的字串：朋友還是敵人？

在 Java 中，String 類別是不可變的（immutable）。這表示建立後的字串無法被更改。每次你「修改」字串，例如透過 + 或 concat() 加上內容，事實上都會建立一個新的物件，而舊的物件則等待垃圾回收。

範例：

String s = "Hello";
s = s + " world!";
System.out.println(s); // Hello world!

看起來好像變數 s 被修改了，但實際上是建立了新的字串 "Hello world!"，而舊的 "Hello" 會留在記憶體中，直到被垃圾回收器清理。如果這類操作很多——例如在迴圈中——程式會變慢且耗用多餘記憶體。

想像你在堆疊積木，每次想加一塊新積木，都得把整座塔重建一遍。這可不太經濟，對吧？在頻繁修改的情況下，Java 中一般的 String 就是這樣運作的。

2. StringBuilder：快速的字串建構器

StringBuilder（位於 java.lang，無需匯入）是用於高效組裝與修改字串的工具。它是可變的（mutable）：可以新增、刪除、插入字元與子字串，而不必為每次操作建立新物件。

類比：
如果 String 是一塊混凝土板，那麼 StringBuilder 就像 LEGO 積木：想加就加、想拆就拆，不必把整個結構重來。

如何建立 StringBuilder

StringBuilder sb = new StringBuilder(); // 空的
StringBuilder sb2 = new StringBuilder("初始值");

主要方法

append(...)

sb.append("Java");

insert(index, ...)

sb.insert(0, "Hello ");

delete(start, end)

sb.delete(0, 5);

replace(start, end, str)

sb.replace(0, 4, "Hi");

reverse()

sb.reverse();

toString()

String s = sb.toString();

setLength(newLen)

sb.setLength(3);

使用範例

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("你好，");
sb.append("世界！");
System.out.println(sb); // 你好，世界！

sb.insert(7, "Java "); // 在「你好，」之後插入 "Java "
System.out.println(sb); // 你好，Java 世界！

sb.replace(8, 12, "其他"); // 把 "Java" 替換成「其他」
System.out.println(sb); // 你好，其他 世界！

sb.reverse();
System.out.println(sb); // 反轉後的內容

3. StringBuffer：具備多執行緒保護的老大哥

StringBuilder 與 StringBuffer 有什麼差別？

• StringBuilder 速度快，但非執行緒安全（未同步）。
• StringBuffer 較慢，但執行緒安全（已同步）。

如果你的應用只在單執行緒中運作——請使用 StringBuilder（更快）。若有多個執行緒可能同時修改同一段字串——請使用 StringBuffer。

4. 何時使用 StringBuilder 取代 String？

情境

• 在迴圈或組裝大型文字時，頻繁地對字串進行新增、刪除、插入。
• 從陣列/清單組裝字串（例如 CSV、HTML、報表等）。
• 在有大量字串操作的文字剖析與處理情境。

範例：從陣列組裝字串

不佳的方式（透過 String 與 +）：

String[] names = {"Ivan", "Pyotr", "Maria"};
String result = "";

for (int i = 0; i < names.length; i++) 
{
    result += names[i];
    if (i < names.length - 1) 
    {
        result += ", ";
    }
}
System.out.println(result);

較佳的方式（透過 StringBuilder）：

String[] names = {"Ivan", "Pyotr", "Maria"};
StringBuilder sb = new StringBuilder();

for (int i = 0; i < names.length; i++) 
{
    sb.append(names[i]);
    if (i < names.length - 1) 
    {
        sb.append(", ");
    }
}
System.out.println(sb.toString());

差異：第一種做法每一步都會建立新的字串；第二種做法則是持續擴充同一個 StringBuilder 物件。

5. 效能比較：String vs StringBuilder

// 使用 String
long t1 = System.currentTimeMillis();
String s = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    s += i + " ";
}
long t2 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("String: " + (t2 - t1) + " 毫秒");

// 使用 StringBuilder
t1 = System.currentTimeMillis();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
    sb.append(i).append(" ");
}
s = sb.toString();
t2 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("StringBuilder: " + (t2 - t1) + " 毫秒");

結論：在多次串接的情況下，StringBuilder 在多數情境通常快上數個數量級。

6. 實用細節

能否使用 String 的方法？
StringBuilder 有其專屬方法。若要取得字串，請呼叫 toString()。

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
String s = sb.toString(); // 現在 s 是一般的字串

可以用 equals 比較 StringBuilder 嗎？
注意：sb1.equals(sb2) 比較的是參考（位址），而不是內容。請這樣比較：

if (sb1.toString().equals(sb2.toString())) 
{
    // 內容相同
}

可以把 StringBuilder 傳給 System.out.println 嗎？
可以。System.out.println 會自動呼叫 toString()。

可以按索引讀取字元嗎？
可以，使用 charAt(int index)，與一般字串相同。

7. 使用 StringBuilder 與 StringBuffer 的常見錯誤

錯誤 1：用 StringBuilder 的 equals 或運算子 == 來比較兩個物件。這些只會比較參考，不會比較內容。請使用 toString() 並比較字串。

錯誤 2：在需要 String 的地方（方法回傳、記錄、傳給 API）忘記呼叫 toString()。

錯誤 3：為了幾次簡單的串接就使用 StringBuilder。像 "Hello, " + name 這樣的寫法可讀性好且足夠高效。

錯誤 4：在迴圈裡用 + 串接 String。這在時間與記憶體上都不高效——請改用 StringBuilder。

錯誤 5：在沒有必要時混淆 StringBuffer 與 StringBuilder。若沒有多執行緒共同修改同一字串的需求——請選用 StringBuilder。

錯誤 6：不加思索地用 setLength() 截斷 StringBuilder 的內容。請務必確認新長度的正確性；超出新長度的資料會遺失。

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問卷/小測驗

字串處理，等級 9，課堂 5

未開放

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