StringBuilder 与 StringBuffer

1. 字符串的不可变性：朋友还是敌人？

在 Java 中，类 String 是不可变的（immutable）。这意味着创建之后就不能再更改该字符串。每次你“更改”字符串，例如通过 + 或 concat() 追加内容，实际发生的是创建了一个新的对象，而旧对象则等待垃圾回收。

示例：

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

看起来好像字符串变量 s 被修改了，但实际上创建了一个新的字符串 "Hello world!"，而旧的 "Hello" 会留在内存中，直到被垃圾回收器清理。如果这样的操作很多——例如在循环中——程序会开始变慢并占用额外的内存。

想象你在搭一座积木塔，每次想加一块新积木，都得把整座塔重搭一遍。不太经济，对吧？在频繁修改时，Java 中普通的 String 就是这么工作的。

2. StringBuilder：快速的“字符串构建器”

类 StringBuilder（包 java.lang，无需导入）是用于高效构建和修改字符串的专用工具。它是可变的（mutable）：可以追加、删除、插入字符和子串，而无需为每次操作都创建新对象。

类比：
如果 String 是一块混凝土板，那么 StringBuilder 就是 LEGO 积木：你可以反复添加或移除零件，而不必把全部拆了重来。

如何创建 StringBuilder

StringBuilder sb = new StringBuilder(); // 空
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);

使用示例

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，”之后插入 "Java "
System.out.println(sb); // 你好，Java 世界！

sb.replace(8, 12, "其他"); // 将 "Java" 替换为 "其他"
System.out.println(sb); // 你好，其他世界！

sb.reverse();
System.out.println(sb); // ！界世他其，好你

3. StringBuffer：带有线程安全的“老大哥”

StringBuilder 和 StringBuffer 有什么区别？

• StringBuilder：更快，但不是线程安全的（未同步）。
• StringBuffer：速度较慢，但线程安全（已同步）。

如果你的应用在单线程下工作——请使用 StringBuilder（更快）。如果多个线程可能修改同一段字符串——请使用 StringBuffer。

4. 何时使用 StringBuilder 而不是 String？

场景

• 在循环中或拼接大文本时对字符串进行频繁修改（追加、删除、插入）。
• 从数组/列表构建字符串（CSV、HTML、报告等）。
• 解析与文本处理，涉及大量字符串操作。

示例：从数组构建字符串

不推荐的方式（使用 String 和 +）：

String[] names = {"伊万", "彼得", "玛丽娅"};
String result = "";

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

推荐的方式（使用 StringBuilder）：

String[] names = {"伊万", "彼得", "玛丽娅"};
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());

差异：第一种方式每一步都会创建一个新字符串，第二种方式则是在同一个 StringBuilder 对象上累积构建。

5. 性能对比：String vs StringBuilder

// 通过 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");

// 通过 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");

结论：在大多数情况下，进行多次连接时，StringBuilder 的速度要快得多。

6. 实用细节

能用 String 的方法吗？
StringBuilder 有自己的方法。若要得到字符串——请调用 toString()。

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
String s = sb.toString(); // 现在 s 是普通字符串

能用 equals 比较 StringBuilder 吗？
注意：sb1.equals(sb2) 比较的是引用而非内容。请这样比较：

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

可以把 StringBuilder 传给 System.out.println 吗？
可以。System.out.println 会自动调用 toString()。

可以按索引读取字符吗？
可以，使用 charAt(int index)，与普通字符串相同。

7. 使用 StringBuilder 和 StringBuffer 时的常见错误

错误 1：用 equals 或运算符 == 比较两个 StringBuilder。这些检查比较的是引用而非内容。请使用 toString() 后再比较字符串。

错误 2：在需要 String 的地方（从方法返回、日志记录、传给 API）忘记调用 toString()。

错误 3：为两三次简单的连接就使用 StringBuilder。像 "Hello, " + name 这样的写法可读且高效。

错误 4：在循环中通过 + 连接 String。这在时间和内存上都不高效——请使用 StringBuilder。

错误 5：在没有必要时混淆 StringBuffer 和 StringBuilder。如果没有来自多个线程的并发修改——请选择 StringBuilder。

错误 6：不加思考地用 setLength() 裁剪 StringBuilder 的内容。请确保新长度正确，超过该长度的数据将被丢弃。

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字符串操作第 9 级，课程 5

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