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【Java基础教程】（三十三）常用类库篇 · 第三讲：可变字符串支持类——解析 StringBuffer与 StringBuilder类~

2023-08-17 09:41

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Java基础教程之常用类库 · StringBuffer与 StringBuilder类

1️⃣ StringBuffer类
2️⃣ StringBuilder类
- 2.1 概念及特征
- 2.2 使用
3️⃣ String、StringBuffer和StringBuilder的对比
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1️⃣ StringBuffer类

1.1 概念

在Java 中，字符串使用 String 类进行表示，但是 String 类所表示的字符串有一个最大的问题：“字符串常量一旦声明则不可改变，而字符串对象可以改变，但是改变的是其内存地址的指向”。所以String类不适合于被频繁修改的字符串操作，所以在这种情况下，往往可以使用 StringBuffer 或者StringBuilder类，即 StringBuffer 类或者StringBuilder类更方便用户进行内容的修改。

在 String 类中使用 “+” 作为数据库的连接操作，而在 StringBuffer类中使用 append() 方法进行数据的连接。方法定义：

public StringBuffer append(数据 类型变量);

//范例 1: 观察StringBuffer 基本使用package com.xiaoshan.demo;public class TestDemo {public static void main(String[] args) throws Exception{//String类可以直接赋值实例化，但是StringBuffer类不行StringBuffer buf = new StringBuffer();              //实例化StringBuffer类对象buf.append("Hello ").append("XIAOSHAN ").append("!");change(buf);       //引用传递System.out.println(buf);}public static void change(StringBuffer temp){   // 接收StringBuffer引用temp.append("\n").append("'https://blog.csdn.net/lvsongtao1225/category_12367710.html");//修改内容}}

程序执行结果：

Hello XIAOSHAN !https://blog.csdn.net/lvsongtao1225/category_12367710.html

此程序利用 StringBuffer 类对象实现了引用传递，并且通过最终的结果发现，在 change() 方法中针对 StringBuffer 对象的修改可以影响原始 StringBuffer 类对象，所以 StringBuffer 对象的内容是可以修改的。

StringBuffer类主要用于频繁修改字符串的操作上。但是在任何开发中，面对字符串的操作，大部分情况下都先考虑 String类，只有在需要频繁修改时才会考虑使用 StringBuffer或 StringBuilder类操作。

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通过以上两个类的定义结构可以发现， String 类与 StringBuffer 类都是 CharSequence 接口的子类，也就证明 String或 StringBuffer类的对象都可以利用自动向上转型的操作为 CharSequence 接口实例化。

1.2 特征

StringBuffer类是Java中一个被广泛使用的可变字符串类。它提供了许多方法来操作和修改字符串内容，而不会创建新的对象实例。

以下是StringBuffer类的一些重要特点：

可变性：StringBuffer对象是可变的，意味着可以通过调用相应的方法对其内容进行修改，而不会创建新的对象。相比之下，String对象是不可变的，一旦创建后就无法更改；
线程安全：StringBuffer类是线程安全的，这意味着它的方法在多线程环境中可以安全地使用，不会导致竞态条件或数据不一致的问题。然而，由于其需要额外的同步开销，这可能会影响性能。如果不需要线程安全的操作，可以使用非线程安全的兄弟类StringBuilder，它具有相似的功能但性能更高；
性能考虑：由于字符串是可变的，可以在执行一系列操作后一次性获取最终结果，避免了频繁的字符串拷贝和内存分配，因此在某些情况下，StringBuffer比使用+或concat()操作符连接字符串更高效。

1.3 使用

以下是StringBuffer类的一些用法：

字符串操作：StringBuffer类提供了一系列方法来操作字符串，如添加字符、插入字符、替换字符、删除字符等。这些方法可以根据需要灵活地修改字符串内容；
连接字符串：StringBuffer类也可以用于高效地连接字符串，而不像String那样每次连接都创建一个新的字符串对象。append()方法用于在当前字符串末尾添加字符、字符串和其他数据类型的值；
反转字符串：StringBuffer类提供了reverse()方法，用于反转当前字符串的顺序。这对于需要逆序处理字符串的场景很有用。

下面是一个使用StringBuffer类的使用示例：

//范例 2: StringBuffer类的使用public static void main(String[] args) {        // 创建一个空的StringBuffer对象        StringBuffer sb = new StringBuffer();        // 在末尾添加字符串        sb.append("Hello");        sb.append(" World!");        // 输出：Hello World!        System.out.println(sb.toString());        // 在指定位置插入字符串        sb.insert(5, "Java ");        System.out.println(sb.toString());        // 反转字符串        sb.reverse();        System.out.println(sb.toString());    }

输出结果：

Hello World!HelloJava  World!!dlroW  avaJolleH

总之，StringBuffer类是处理可变字符串的强大工具，特别适用于需要经常修改字符串内容的场景。并且它的方法是线程安全的，可以在多线程环境中安全地使用，不会导致竞态条件或数据不一致的问题。但由于其需要额外的同步开销，也同时会影响一些性能。

2️⃣ StringBuilder类

2.1 概念及特征

StringBuilder 是 Java 中的一个类，它允许可变长度的字符串操作。与 String 类不同，StringBuilder 对象的长度和内容都可以修改。这意味着可以在已存在的字符串上进行添加、删除和修改操作，而无需创建新的对象。

以下是该类的一些重要特性：

可变性：StringBuilder 具有可变性，这意味着可以动态地更改字符串内容和长度；
高效性：相对于直接使用 + 运算符连接字符串的方式，使用 StringBuilder 在性能上更高效。当需要频繁进行字符串操作时，使用 StringBuilder 可以减少系统开销。

2.2 使用

以下是该类的一些使用方法：

初始化：可以通过无参构造函数创建一个空的 StringBuilder 对象，或者可以根据已存在的字符串创建对象；还可以指定初始容量创建对象。
append()方法：用于在当前字符串末尾附加给定的数据；
delete()方法：用于删除当前字符串中指定范围内的字符；
insert()方法：用于将给定的数据插入到当前字符串的指定位置；
replace()：该方法用于替换当前字符串指定范围内的字符；
reverse()：该方法用于逆转当前字符串的字符顺序；
toString()：该方法用于将 StringBuilder 对象转换为一个普通的字符串。

下面是一个使用StringBuilder类的示例：

//范例 3: StringBuilder类的使用public static void main(String[] args) {        // 创建一个空的 StringBuilder 对象        StringBuilder sb1 = new StringBuilder();        // 根据已存在的字符串创建 StringBuilder 对象        StringBuilder sb2 = new StringBuilder("Hello");        // 指定初始容量创建 StringBuilder 对象        StringBuilder sb3 = new StringBuilder(10);        StringBuilder sb = new StringBuilder();        sb.append("Hello");        sb.append("World");        System.out.println(sb.toString());        sb.delete(5, 10);        System.out.println(sb.toString());        sb.insert(5, " World");        System.out.println(sb.toString());        sb.replace(5, 11, " Everybody");        System.out.println(sb.toString());        sb.reverse();        System.out.println(sb.toString());        String str = sb.toString();        System.out.println(str);    }

输出结果：

HelloWorldHelloHello WorldHello EverybodyydobyrevE olleHydobyrevE olleH

除了上面提到的常用方法之外，StringBuilder 还有其他一些方法可以查询和修改字符串。请参考 Java 官方文档以获取更详尽的信息。

3️⃣ String、StringBuffer和StringBuilder的对比

String类：适用于少量的字符串不变的操作；
StringBuilder类：适用于单线程下在字符串缓冲区进行大量操作；
StringBuffer类：适用于多线程下在字符串缓冲区进行大量操作。

String类表示不可变的（immutable）字符串，该类是 final修饰的类，不能被继承且表示字符串常量（字符串常量一旦声明则不可改变，而字符串对象可以改变，改变的是其内存地址的指向），对String修改会产生新的对象，效率低。而StringBuilder和StringBuffer均为可变字符串；
String类使用 + 和 concat() 方法做数据的连接操作，而在StringBuffer类和StringBuilder类中使用 append()方法进行数据连接；
StringBuilder是非线程安全的，不保证同步所以在性能上较高；StringBuffer是线程安全的，该类方法都使用了 synchronized 修饰，所以符合多线程操作中的安全要求。