StringBuilder与StringBuffer

StringBuilder和StringBuffer是可变字符串序列。

概述对比

StringBuilder与StringBuffer区别

选择原则

• 单线程环境：优先StringBuilder
• 多线程共享：必须StringBuffer
• 绝大多数场景：StringBuilder（性能好）

StringBuilder

创建StringBuilder

// 默认构造（容量16）
StringBuilder sb1 = new StringBuilder();

// 指定容量
StringBuilder sb2 = new StringBuilder(100);

// 指定初始内容
StringBuilder sb3 = new StringBuilder("Hello");

append追加内容

StringBuilder sb = new StringBuilder();

// 追加字符串
sb.append("Hello");
sb.append(" World");

// 追加其他类型
sb.append(123);        // 追加数字
sb.append(true);       // 追加boolean
sb.append(3.14);       // 追加double
sb.append('\n');       // 追加字符

// 链式调用
StringBuilder sb2 = new StringBuilder()
    .append("Hello")
    .append(" ")
    .append("World")
    .append(123);

insert插入内容

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello World");

// 在指定位置插入
sb.insert(5, ",");     // "Hello, World"（索引5插入逗号）
sb.insert(0, "Say: "); // "Say: Hello, World"

// 插入其他类型
sb.insert(6, 123);     // 插入数字

delete删除内容

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello World");

// 删除指定范围
sb.delete(5, 6);       // "HelloWorld"（删除索引5-6）

// 删除单个字符
sb.deleteCharAt(5);    // "Helloorld"

// 清空
sb.delete(0, sb.length());  // 清空全部

replace替换内容

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello World");

// 替换指定范围
sb.replace(6, 11, "Java");  // "Hello Java"（索引6-11替换为Java）

reverse反转字符串

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");

sb.reverse();          // "olleH"

// 再次反转恢复
sb.reverse();          // "Hello"

substring截取

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello World");

// 截取子串（返回String）
String sub1 = sb.substring(6);      // "World"
String sub2 = sb.substring(0, 5);   // "Hello"

// substring不影响StringBuilder内容
System.out.println(sb);  // "Hello World"（未变）

其他方法

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");

// 获取长度
int len = sb.length();       // 5

// 获取容量
int cap = sb.capacity();     // 默认16+5=21

// 获取字符
char c = sb.charAt(0);       // 'H'

// 设置字符
sb.setCharAt(0, 'J');        // "Jello"

// 设置长度（截断或扩展）
sb.setLength(3);             // "Jel"

// toString转为String
String str = sb.toString();  // "Jel"

StringBuffer

StringBuffer用法

用法与StringBuilder完全相同，只是线程安全。

// 创建
StringBuffer sb = new StringBuffer();

// append追加
sb.append("Hello");
sb.append(" World");

// insert插入
sb.insert(5, ",");

// delete删除
sb.delete(5, 6);

// reverse反转
sb.reverse();

// toString转换
String result = sb.toString();

线程安全机制

StringBuffer方法使用synchronized修饰。

// StringBuffer源码示例
public synchronized StringBuffer append(String str) {
    super.append(str);
    return this;
}

public synchronized StringBuffer insert(int offset, String str) {
    super.insert(offset, str);
    return this;
}

多线程使用场景

// 多线程共享StringBuffer
public class LogCollector {
    private StringBuffer logBuffer = new StringBuffer();
    
    // 多线程同时调用
    public void addLog(String log) {
        logBuffer.append(log).append("\n");
    }
    
    public String getLogs() {
        return logBuffer.toString();
    }
}

容量管理

容量概念

StringBuilder sb = new StringBuilder();

// length：实际内容长度
// capacity：可容纳容量（缓冲区大小）

sb.append("Hello");  // length=5
System.out.println(sb.capacity());  // 16（默认容量）

sb.append("123456789012");  // length=17
System.out.println(sb.capacity());  // 34（扩容：旧容量*2+2）

扩容机制

// 添加内容超过容量时自动扩容
// 新容量 = (旧容量 + 1) * 2

// 扩容开销：创建新数组、复制数据
// 预设合适容量可避免扩容

预设容量优化

// 不知道容量时预估
StringBuilder sb = new StringBuilder(1000);

// 避免频繁扩容
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append(i);  // 容量足够，无需扩容
}

// 设置容量
sb.ensureCapacity(500);  // 确保最小容量

性能对比

单线程性能

// StringBuilder快（无同步）
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    sb.append("a");
}
// 约10ms

// StringBuffer慢（同步开销）
StringBuffer sb2 = new StringBuffer();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    sb2.append("a");
}
// 约15ms

与String拼接对比

// StringBuilder最快
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    sb.append(i);
}
String result = sb.toString();
// 约1ms

// String +拼接最慢
String result2 = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    result2 = result2 + i;
}
// 约500ms（每次创建新对象）

使用场景

SQL构建

StringBuilder sql = new StringBuilder();
sql.append("SELECT id, name FROM user");
if (condition != null) {
    sql.append(" WHERE ").append(condition);
}
sql.append(" ORDER BY create_time DESC");
sql.append(" LIMIT ").append(limit);

String finalSql = sql.toString();

JSON构建

StringBuilder json = new StringBuilder();
json.append("{");
json.append("\"name\":\"").append(name).append("\",");
json.append("\"age\":").append(age);
json.append("}");

String jsonString = json.toString();

日志拼接

StringBuilder log = new StringBuilder();
log.append(timestamp).append(" ");
log.append(level).append(" ");
log.append(message);

logger.info(log.toString());

路径拼接

StringBuilder path = new StringBuilder();
path.append(basePath);
if (!basePath.endsWith("/")) {
    path.append("/");
}
path.append(filename);

String fullPath = path.toString();

最佳实践

预设容量

// 预估内容长度，预设容量
StringBuilder sb = new StringBuilder(预估长度);

// 避免频繁扩容，提升性能

避免频繁toString

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append(i);
    // 不要每次循环toString
    // String s = sb.toString();  // 低效
}
String result = sb.toString();  // 最后转换一次

链式调用

// 链式调用简洁
StringBuilder sb = new StringBuilder()
    .append("Hello")
    .append(" ")
    .append("World");

单线程用StringBuilder

// 单线程：StringBuilder性能好
public String buildResult(List<String> items) {
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (String item : items) {
        sb.append(item);
    }
    return sb.toString();
}

要点总结

• StringBuilder可变字符串序列，非线程安全
• StringBuffer可变字符串序列，线程安全（synchronized）
• 单线程用StringBuilder，多线程用StringBuffer
• append追加内容，insert插入，delete删除
• replace替换，reverse反转
• substring截取返回String（不影响原内容）
• length获取长度，capacity获取容量
• toString转换为String
• 预设容量避免扩容开销
• 容量超出自动扩容：新容量 = 旧容量*2+2
• 链式调用简洁高效
• 性能：StringBuilder > StringBuffer > String拼接