StringBuffer与StringBuilder

CAMELLIA2024-06-072024-06-07

!!! note 目录

StringBuffer与StringBuilder

StringBuffer 和 StringBuilder 都是 Java 中用于创建和操作可变字符串的类都继承同一父类AbstractStringBuilder。
底层是byte[]数组，并且这个byte[]数组没有被final修饰，所以当byte[]数组满了，可以创建一个更大的新数组来达到扩容，然后他可以重新指向这个新数组对象。
优化策略：可以预估字符串的大致长度，初始化时设置合适的容量可以减少扩展数组的次数，从而提高性能。
在 Java 中，StringBuffer 和 StringBuilder 的初始默认容量（即字符数组的初始大小）都是 16。这个默认容量是由它们的共同父类 AbstractStringBuilder 定义的。
StringBuilder和StringBuffer每次扩容为原来的2倍再加上2。

一、主要区别

线程安全性：
- StringBuffer 是线程安全的，它的方法被同步以确保线程安全。因此，它可以在多线程环境中安全地使用。
- StringBuilder 不是线程安全的，它的性能比 StringBuffer 更好，但不适合在多线程环境中使用。
性能：
- 由于 StringBuffer 的同步机制，它的操作速度相对较慢。
- StringBuilder 没有同步机制，因此在单线程环境中操作速度更快。
同步：
- StringBuffer：同步的，适合多线程环境。
- StringBuilder：非同步的，适合单线程环境。

二、StringBuilder和StringBuffer构造方法

2.1 StringBuilder 构造方法

默认构造方法：
- 创建一个容量为 16 的空 StringBuilder。
1
StringBuilder sb = new StringBuilder();
指定初始容量的构造方法：
- 创建一个指定初始容量的 StringBuilder。
1
StringBuilder sb = new StringBuilder(int capacity);
这里 capacity 是字符数组的初始容量。如果未指定，默认为 16。
从字符串构造：
- 使用现有的字符串来初始化 StringBuilder。
1
StringBuilder sb = new StringBuilder(String str);
这将创建一个与给定字符串相同内容的 StringBuilder。

2.2 StringBuffer 构造方法

默认构造方法：
- 创建一个容量为 16 的空 StringBuffer。
1
StringBuffer sb = new StringBuffer();
指定初始容量的构造方法：
- 创建一个指定初始容量的 StringBuffer。
1
StringBuffer sb = new StringBuffer(int capacity);
这里 capacity 是字符数组的初始容量。如果未指定，默认为 16。
从字符串构造：
- 使用现有的字符串来初始化 StringBuffer。
1
StringBuffer sb = new StringBuffer(String str);
这将创建一个与给定字符串相同内容的 StringBuffer。

三、StringBuilder和StringBuffer的常用方法

StringBuilder append(Type data)

append 方法可以接受不同类型的数据作为参数，并将这些数据附加到现有的字符串构建器对象中而不产生新的对象。

@Test
    public void testAppend(){
        StringBuilder builder = new StringBuilder();
        builder.append("Camellia");
        System.out.println(builder);
    }

StringBuilder delete(int start, int end)

StringBuilder 类中的 delete(int start, int end) 方法用于删除字符序列中的一部分。
该方法接受两个参数：start 和 end，它们定义了要删除的子字符串的起始和结束位置。
删除操作包括从 start（包含）到 end（不包含）之间的所有字符。

@Test
    public void testDelete(){
        StringBuilder builder = new StringBuilder("Camellia.xiaohua");
        builder.delete(8,16);
        System.out.println(builder);
    }

StringBuilder deleteCharAt(int index)

StringBuilder 类中的 deleteCharAt(int index) 方法用于删除指定索引位置的字符。
这个方法会移除 StringBuilder 对象中指定位置的字符，使得字符序列在该位置的字符被移除，并且之后的字符会向前移动。

@Test
   public void testDeleteCharAt(){
       StringBuilder builder = new StringBuilder("Camellia.xiaohua");
       builder.deleteCharAt(8);
       System.out.println(builder);
   }

StringBuilder insert(int offset,String str)

StringBuilder 类中的insert(int offset, String str)方法用于在StringBuilder对象的指定位置插入一个字符串。
offset 参数确定了插入点的位置，str 是要插入的字符串。插入操作会将指定位置及其后的字符向后移动，给新的字符串腾出空间。

@Test
    public void testInsert(){
        StringBuilder builder = new StringBuilder("重剑无锋，");
        builder.insert(5,"大巧无工。");
        System.out.println(builder);
    }

StringBuilder replace(int start,int end,String str)

StringBuilder 类中的replace(int start, int end, String str)方法用于替换StringBuilder对象中指定位置的字符序列。
该方法会将从start到end(不包括end)的字符替换为新提供的字符串 str。

@Test
   public void testReplace(){
       StringBuilder builder = new StringBuilder("xiaohua");
       builder.replace(0,7,"Camellia");
       System.out.println(builder);
   }

StringBuilder reverse()

StringBuilder 类中的reverse()方法用于将字符串反转。它会改变StringBuilder对象中的字符顺序，使得字符串中的字符按相反的顺序排列。

@Test
   public void testReverse(){
       StringBuilder builder = new StringBuilder("Camellia");
       System.out.println(builder.reverse());
   }

void setCharAt(int index,char ch)

在 Java 的StringBuilder类中，setCharAt(int index, char ch) 方法用于将指定索引位置的字符替换为新的字符。
这个方法是对内部字符数组的直接操作，因此它可以在StringBuilder对象的原始数据上进行修改，而不需要创建新的字符串对象。

@Test
    public void testSetCharAt(){
        StringBuilder builder = new StringBuilder("Cameliia");
        builder.setCharAt(5,'l');
        System.out.println(builder);
    }

void setLength(int newLength)

在 Java 的 StringBuilder 类中，setLength(int newLength) 方法用于设置字符串的长度。
这个方法可以用来增加或减少 StringBuilder 对象中字符的数量。当你使用 setLength 方法时，它会调整 StringBuilder 中实际存储的字符数组的大小，以符合指定的长度。
如果新长度小于当前长度，超出的部分将被截断；如果新长度大于当前长度，原字符串的末尾会填充空格字符（如果没有指定其他字符填充的话）。

@Test
   public void testSetLength(){
       StringBuilder builder = new StringBuilder("Camellia.xiaohua");
      builder.setLength(8);
       System.out.println(builder);    // Camellia
   }

注：

StringBuffer和StringBuilder方法基本相同，除非在涉及多线程的问题上。

在多线程部分在具体学习StringBuffer

还有一些方法和String基本相同。

四、性能分析（String、StringBuilder）

4.1 String

不可变性：String 对象在创建后是不可变的。这意味着每当你对一个 String 对象进行拼接或修改操作时，实际上会创建一个新的 String 对象。这种特性导致了以下几个性能影响：
- 内存使用：每次拼接都会生成新的 String 对象，这会导致大量的内存分配和垃圾回收。
- 性能：频繁的字符串拼接操作会导致性能下降，因为每次拼接都会产生新的字符串实例，并且每次操作后都需要进行垃圾回收。
适用场景：适用于较少修改的字符串，或不需要频繁进行字符串拼接的场景。

4.2 StringBuilder

可变性：StringBuilder 是可变的，这意味着你可以在同一个对象上多次修改字符串内容，而不需要创建新的对象。这有以下几个优势：
- 内存使用：由于避免了不必要的对象创建，StringBuilder 在进行多次拼接时更加节省内存。
- 性能：StringBuilder 在进行字符串拼接时通常比 String 更高效，因为它直接在内部的字符数组上进行操作，而不是生成新的字符串对象。
适用场景：适用于频繁进行字符串拼接或修改的场景。

性能对比

内存开销：StringBuilder 由于不需要为每次拼接操作创建新对象，因此在频繁拼接的情况下，相较于 String 更加节省内存。
性能：在进行大量字符串拼接时，StringBuilder 显示出比 String 更高的性能。因为它通过内部的字符数组直接操作，避免了每次操作后的对象创建和垃圾回收。
线程安全性：String 是线程安全的，因为它的不可变性保证了多个线程访问时不会发生状态变化。而 StringBuilder 由于是可变的，在多线程环境中使用时需要额外的同步措施。

4.3 代码测试

@Test
public void testStringPerformance(){
   long begin=System.currentTimeMillis();
   String s="";
   for(int i=0;i<500000;i++){
      s+=i;
   }
   long end=System.currentTimeMillis();
   System.out.println("总耗时："+(end-begin)+"毫秒");
}
//总耗时：80646毫秒,相当于80多秒。

 @Test
    public void testStringBuilderPerformance(){
        long begin=System.currentTimeMillis();
        StringBuilder s = new StringBuilder();
        for(int i=0;i<500000;i++){
            s.append(i);
        }
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("总耗时："+(end-begin)+"毫秒");
    }
//总耗时：20毫秒