从零开始学Java59之StringBuilder与StringBuffer-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了从零开始学Java59之StringBuilder与StringBuffer。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

前言

最近的这几篇文章，我们一直在给大家讲解字符串相关的内容。其实字符串按照可变性，可以分为不可变字符串与可变字符串。

我们前面学习的String就属于不可变字符串，因为理论上一个String字符串一旦定义好，其内容就不可再被改变，这些内容我们已经在前面都学习过了。但实际上，还有另一种可变字符串，包括StringBuilder和StringBuffer两个类。

那可变字符串有什么特点？又怎么使用呢？接下来就请大家跟我一起来学习吧。

全文大约 【6000】字，不说废话，只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货！本文带有丰富的案例及配图，让你更好地理解和运用文中的技术概念，并可以给你带来具有足够启迪的思考…

一. 可变字符串

1. 简介

在Java中，我们除了可以通过String类创建和处理字符串之外，还可以使用StringBuffer和

StringBuilder类来处理字符串。

其中，String类定义的字符串内容不可变，所以String属于不可变字符串。

而StringBuffer和StringBuilder定义的字符串内容可变，这两者属于可变字符串，并且StringBuffer和StringBuilder，对字符串的处理效率比String类更高。

2. 使用场景

有的小伙伴可能还是不太理解，字符串的使用并不是很难，咱们直接使用String来操作就可以了，为什么还要搞出来StringBuffer和StringBuilder这两个类？ 这不是找麻烦吗？其实这都是有原因的！

从底层原理来分析，String构建的字符串对象，其内容理论上是不能被改变的。一旦定义了String对象就无法再改变其内容，但很多时候我们还是需要改变字符串的内容的，所以String类就存在一定的短板。

另外从应用层面来分析，String字符串的执行效率其实是比较低的。举个例子，就比如常见的字符串拼接，很多人喜欢使用“+号”来拼接String字符串。其实如果是操作少量的字符串，使用String还凑活，一旦同时操作的字符串过多，String的效率就极低了。之前曾做过一个关于10万个字符串拼接的实验。同等条件下，利用“+”号进行拼接所需要的时间是29382毫秒，利用StringBuffer所需要的时间只有4毫秒，而StringBuilder所用的时间更是只需2毫秒，这效率真是天差地别！

我们还可以通过下面这个稍微简单点的案例，来看看Java底层是如何处理字符串拼接的。

String str = "Hello" + "World";
System.out.println("str=" + str);

相信很多朋友都会用 “+”号来进行字符串拼接，因为觉得该方式简单方便，毕竟一 “+” 了事。

那么利用 “+”号来拼接字符串是最好的方案吗？

肯定不是的！如果我们使用JAD反编译工具对上述Java字节码进行反编译，你会发现不一样的结果，上述案例反编译后得到的JAD文件内容如下所示：

import java.io.PrintStream;

public class StringTest13
{

 public StringTest13()
 {
 }

 public static void main(String args[])
 {
 String s = "HelloWorld";
 System.out.println((new StringBuilder()).append("str=").append(s).toString());
 }
}

从反编译出来的JAD文件中我们可以看出，Java在编译的时候会把 “+”号操作符替换成StringBuilder的append()方法。也就是说，“+”号操作符在拼接字符串的时候只是一种形式，让开发者使用起来比较简便，代码看起来比较简洁，但底层使用的还是StringBuilder操作。

既然 “+”号的底层还是利用StringBuilder的append()方法操作，那么我们为什么不直接使用StringBuilder呢？你说对吧？而且当我们需要操作大量的字符串时，更不推荐使用String，比如：

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

上面这段代码，虽然可以实现字符串的拼接，但是在该循环中，每次循环都会创建一个新的字符串对象，然后扔掉旧的字符串。如果是10000次循环，就会执行10000次这样的操作。而这些操作中的绝大部分字符串对象都是临时对象，最终都会被扔掉不用，这就会严重地浪费内存，并会严重影响GC垃圾回收的效率。

为了能提高拼接字符串的效率，Java给我们提供了StringBuffer和StringBuilder，它们都是可变对象，可以预分配缓冲区。当我们往StringBuffer或StringBuilder中新增字符时，不会创建新的临时对象，可以极大地节省了内存。可以说，好处多多。

那么接下来我们就一起学习 StringBuffer、StringBuilder 的用法吧。

二. StringBuffer

1. 简介

StringBuffer是一种可变的字符串类，即在创建StringBuffer对象后，我们还可以随意修改字符串的内容。每个StringBuffer的类对象都能够存储指定容量的字符串，如果字符串的长度超过了StringBuffer对象的容量空间，则该对象的容量会自动扩大。

另外我们在使用StringBuffer类时，比如每次调用toString()方法，都会直接使用缓存区的toStringCache 值来构造一个字符串，这每次都是对StringBuffer对象本身进行操作，而不会重新生成一个新对象。所以如果我们需要对大量字符串的内容进行修改，推荐大家使用StringBuffer。

2. 基本特性

StringBuffer作为一个可变字符串类，具有如下特性：

● 具有线程安全性:StringBuffer中的公开方法都由synchronized关键字修饰，保证了线程同步；

● 带有缓冲区:StringBuffer每次调用toString()方法时，都会直接使用缓存区的toStringCache值来构造一个字符串；

● 内容可变性:StringBuffer中带有字符串缓冲区，我们可以通过数组的复制来实现内容的修改；

● 自带扩容机制:StringBuffer可以初始化容量，也可以指定容量，当字符串长度超过了指定的容量后，可以通过扩容机制实现长度的变更；

● 内容类型多样性：StringBuffer中可以存储多种不同类型的数据。

了解了StringBuffer的基本特性之后，下面我们来看一下StringBuffer的基本用法吧

3. 基本用法

3.1 常用API方法

StringBuffer作为一个字符串操作类，它有以下几个需要我们掌握的常用API方法，如下所示：

方法名称	方法作用
StringBuffer()	构造一个空的字符串缓冲区，并且初始化为 16个字符的容量
StringBuffer(int length)	创建一个空的字符串缓冲区，并且初始化为指定长度 length 的容量
StringBuffer(String str)	创建一个字符串缓冲区，并将其内容初始化为指定的字符串内容 str，字符串缓冲区的初始容量为 16 加上字符串 str 的长度
StringBuffer append(String s)	将指定的字符串追加到此字符序列后面
StringBuffer reverse()	将该字符序进行反转
StringBuffer delete(int start, int end)	移除该字符串中指定起始位置的子字符串
StringBuffer insert(int offset, int i)	将int类型的内容插入到该字符串的指定位置上
StringBuffer insert(int offset, String str)	将String类型的内容插入到字符串的指定位置上
StringBuffer replace(int start, int end, String str)	使用给定的新子串，替换字符串中指定起始位置上旧的子串
int capacity()	返回当前字符串的容量
char charAt(int index)	返回字符串中指定索引处的char值。
int indexOf(String str)	返回在该字符串中第一次出现指定子串的索引值
int indexOf(String str, int fromIndex)	从指定索引处开始，返回在该字符串中第一次出现指定子串的索引值
int lastIndexOf(String str)	返回指定子串在此字符串中最后的索引值
int length()	返回字符串的长度，即字符个数
CharSequence subSequence(int start, int end)	根据指定的起、止值，返回一个新的子串
String substring(int start)	根据指定的起始值，返回一个新的子串

3.2 基本案例

知道了这些常用的API方法后，我们再通过一个案例来看看这些方法到底是怎么用的。

public class Demo01 {

 public static void main(String[] args) {
 //创建StringBuffer对象
 StringBuffer sb = new StringBuffer("跟一一哥，");

 //在字符串后面追加新的字符串
        sb.append("学Java！");
 System.out.println(sb); 

 //删除指定位置上的字符串，从指定的下标开始和结束，下标从0开始
        sb.delete(2, 4);
 System.out.println(sb);//"一哥"

 //在指定下标位置上添加指定的字符串
        sb.insert(2, "123");
 System.out.println(sb);//跟一123，学Java！

 //将字符串翻转
        sb.reverse();
 System.out.println(sb);//！avaJ学，321一跟

 //将StringBuffer转换成String类型
 String s = sb.toString();
 System.out.println(s);
 }

}

3.3 基本案例

知道了这些常用的API方法后，我们再通过一个案例来看看这些方法到底是怎么用的。

public class Demo01 {

 public static void main(String[] args) {
 //创建StringBuffer对象
 StringBuffer sb = new StringBuffer("跟一一哥，");

 //在字符串后面追加新的字符串
        sb.append("学Java！");
 System.out.println(sb); 

 //删除指定位置上的字符串，从指定的下标开始和结束，下标从0开始
        sb.delete(2, 4);
 System.out.println(sb);//"一哥"

 //在指定下标位置上添加指定的字符串
        sb.insert(2, "123");
 System.out.println(sb);//跟一123，学Java！

 //将字符串翻转
        sb.reverse();
 System.out.println(sb);//！avaJ学，321一跟

 //将StringBuffer转换成String类型
 String s = sb.toString();
 System.out.println(s);
 }

}

3.4 append()用法

在以上几个方法中，再重点给大家说一下append()追加方法。

该方法的作用是追加内容到当前StringBuffer对象的末尾，类似于字符串的连接。调用该方法以后，StringBuffer对象的内容也会发生改变。使用该方法进行字符串的连接，会比String更加节约内存。我们可以利用append()方法进行动态内容的追加，比如进行数据库SQL语句的拼接：

public class Demo02 {

 public static void main(String[] args) {
 
 StringBuffer sb = new StringBuffer();
 String user = "yyg";
 String pwd = "123";
 
 //实现SQL语句的拼接
 sb.append("select * from userInfo where username=")
 .append(user)
 .append(" and pwd=")
 .append(pwd);

 System.out.println("sql="+sb.toString());
 }

}

StringBuffer的用法其实很简单，和String差不多，大家简单掌握即可。

三. StringBuilder

1. 简介

要想实现可变字符串的操作，其实还有另一个StringBuilder类，该类是在Java 5中被提出的。它和 StringBuffer的基本用法几乎是完全一样的，关于StringBuilder的用法，这里就先不讲解太多了。

但StringBuilder和StringBuffer最大的不同在于，StringBuilder的各个方法都不是线程安全的(不能同步访问)，在多线程时可能存在线程安全问题，但StringBuilder的执行效率却比StringBuffer快的多。

实际上大多数情况下，我们都是在单线程下进行字符串的操作，所以使用StringBuilder并不会产生线程安全问题。所以针对大多数的单线程情况，还是建议大家使用StringBuilder，而不是StringBuffer，除非你们的项目对线程安全有着明确的高要求。

2. 特性

StringBuilder作为可变字符串操作类，具有如下特性：

● StringBuilder是线程不安全的，但执行效率更快；

● 适用于单线程环境下，在字符缓冲区进行大量操作的情况。

3. 基本用法

StringBuilder的API方法和基本用法与StringBuffer一样，此处略过。

四. 扩容机制(重点)

扩容机制应该是本篇文章中的一个重难点，所以要结合源码，单独列出一节给大家仔细分析一下。

在常规的用法上面，StringBuffer和StringBuilder基本没有什么差别。两者的主要区别在于StringBuffer是线程安全的，但效率低，StringBuilder是线程不安全的，但效率高。不过在扩容机制上，StringBuffer和StringBuilder是一样的。所以在这里，就以StringBuffer为例，只给大家分析一个类即可。