java StringBuilder ensureCapacity()扩容字符串组

StringBuilder.ensureCapacity() 是性能优化的核心方法，用于主动扩容底层字符数组，避免自动扩容带来的性能损耗。特别适合预知数据量大小的场景。

1. 方法定义

public void ensureCapacity(int minimumCapacity)

• 参数：
  • minimumCapacity：期望的最小容量（必须 ≥0）
• 返回值：无
• 扩容规则：
  • 当前容量 < 参数值 → 扩容
  • 当前容量 ≥ 参数值 → 无操作
  • 新容量取 max(当前容量*2 + 2, minimumCapacity)

2. 功能说明

3. 示例代码

public class EnsureCapacityExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始容量16（默认）
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        System.out.println("初始容量: " + sb.capacity()); // 16
        
        // 扩容到50
        sb.ensureCapacity(50);
        System.out.println("扩容后容量: " + sb.capacity()); // 50 (50 > 16*2+2=34)
        
        // 尝试缩小容量（无效）
        sb.ensureCapacity(10);
        System.out.println("尝试缩容后: " + sb.capacity()); // 50（不变）
        
        // 带数据扩容
        StringBuilder data = new StringBuilder("Hello");
        data.ensureCapacity(100);
        System.out.println("带数据扩容: " + data.capacity()); // 100
        System.out.println("内容保留: " + data); // "Hello"
    }
}

4. 使用技巧

1. 批量操作前预扩容：

   StringBuilder sb = new StringBuilder();
   List<String> words = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry"); // 总长度约18
   
   // 预扩容避免多次扩容
   sb.ensureCapacity(20); // 直接扩容到20+
   for (String word : words) {
       sb.append(word);
   }
   

2. 精确计算容量：

   int estimatedLength = 5000;
   sb.ensureCapacity(estimatedLength + 10); // 增加安全余量
   

3. 与构造函数配合：

   // 等效于 new StringBuilder(100)
   StringBuilder sb = new StringBuilder();
   sb.ensureCapacity(100);
   

5. 常见错误与注意事项

1. 误解容量与长度：

   StringBuilder sb = new StringBuilder("Hi"); // 长度=2, 容量=18(16+2)
   sb.ensureCapacity(10); // 无操作（18>10）
   

2. 负容量值：

   sb.ensureCapacity(-1); // 抛出 IllegalArgumentException
   

3. 过度扩容浪费内存：

   // 错误：申请1GB内存
   sb.ensureCapacity(1_000_000_000);
   

6. 最佳实践与性能优化

1. 扩容成本对比： | 扩容策略 | 追加10,000字符耗时 | 说明 | |-------------------|-------------------|-------------------------| | 无预扩容 | ~1500μs | 多次扩容+数组复制 | | ensureCapacity() | ~200μs | 单次扩容，性能提升87% |

2. 内存效率优化：

   // 根据数据特征动态扩容
   if (sb.length() > sb.capacity() * 0.75) {
       sb.ensureCapacity(sb.capacity() * 2); // 按需扩容
   }
   

3. 超大文本处理：

   // 处理1MB文本
   StringBuilder sb = new StringBuilder();
   sb.ensureCapacity(1_048_576); // 1024*1024
   // ...文件读取/网络数据处理...
   

7. 总结

使用场景推荐：

• ✅ 已知最终长度的字符串构建（如文件读取）
• ✅ 循环追加大量数据
• ❌ 少量追加操作（默认扩容机制已足够高效）