java StringBuffer类

StringBuffer 是 Java 中用于处理可变字符串的核心类之一。它与 String 和 StringBuilder 有密切关系，但在多线程环境下具有独特优势。

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一、核心概念

1. 什么是 StringBuffer？

• StringBuffer 是一个可变的字符序列，允许在不创建新对象的情况下修改字符串内容。
• 它是线程安全的，所有公共方法都使用 synchronized 关键字修饰，适合多线程环境。
• 位于 java.lang 包中，无需导入。

2. 与 String 的区别

特性	String	StringBuffer
可变性	不可变（immutable）	可变（mutable）
线程安全	是（因不可变）	是（因同步方法）
性能	拼接多时性能差	拼接效率高
使用场景	常量、配置、少量拼接	大量字符串操作、多线程环境

3. 与 StringBuilder 的区别

特性	StringBuffer	StringBuilder
线程安全	✅ 是（同步）	❌ 否（非同步）
性能	相对较慢（加锁开销）	更快
适用场景	多线程	单线程

✅ 结论：单线程优先用 StringBuilder，多线程考虑 StringBuffer。

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二、操作步骤（非常详细）

步骤 1：导入类（可选）

// StringBuffer 在 java.lang 包中，无需显式导入
// import java.lang.StringBuffer; // 可省略

步骤 2：创建 StringBuffer 对象

方法 1：无参构造函数（默认容量 16）

StringBuffer sb = new StringBuffer();
// 初始内容为空，容量为16个字符

方法 2：指定初始容量

StringBuffer sb = new StringBuffer(32);
// 容量为32，内容为空

方法 3：基于字符串初始化

StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");
// 内容为 "Hello"，容量 = 16 + 字符串长度（5）= 21

💡 容量自动增长机制：当内容超过当前容量时，系统自动扩容（通常为原容量*2+2）。

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步骤 3：添加内容（append）

append() 是最常用的方法，支持几乎所有数据类型。

StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");

// 添加字符串
sb.append(" World");

// 添加数字
sb.append(2025);

// 添加布尔值
sb.append(true);

// 添加字符
sb.append('!');

// 添加其他对象（调用 toString()）
sb.append(new Object()); // 如 java.lang.Object@xxxx

System.out.println(sb.toString()); 
// 输出: Hello World2025true!java.lang.Object@xxxx

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步骤 4：插入内容（insert）

在指定位置插入数据。

StringBuffer sb = new StringBuffer("HelloWorld");

// 在索引 5 处插入空格
sb.insert(5, " ");

// 在索引 0 处插入前缀
sb.insert(0, "Say: ");

// 插入整数
sb.insert(10, 2025);

System.out.println(sb.toString());
// 输出: Say: Hello 2025World

⚠️ 索引从 0 开始，超出范围会抛出 StringIndexOutOfBoundsException。

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步骤 5：替换内容（replace）

替换指定范围的字符。

StringBuffer sb = new StringBuffer("I love Java");

// 将索引 7 到 10（不包含）的内容替换为 "Python"
sb.replace(7, 10, "Python");

System.out.println(sb.toString());
// 输出: I love Python

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步骤 6：删除内容（delete / deleteCharAt）

StringBuffer sb = new StringBuffer("abcdef");

// 删除索引 2 到 4（不包含）的字符
sb.delete(2, 4); // 删除 'c','d'
// 结果: abef

// 删除指定位置的单个字符
sb.deleteCharAt(0); // 删除 'a'
// 结果: bef

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步骤 7：反转字符串（reverse）

StringBuffer sb = new StringBuffer("hello");
sb.reverse();
System.out.println(sb.toString()); // 输出: olleh

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步骤 8：获取长度与容量

StringBuffer sb = new StringBuffer("Hi");

int length = sb.length();     // 实际字符数：2
int capacity = sb.capacity(); // 当前缓冲区容量：18（16+2）

System.out.println("长度: " + length);
System.out.println("容量: " + capacity);

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步骤 9：转换为 String

StringBuffer sb = new StringBuffer("Final Result");
String result = sb.toString();
// 用于输出、存储或传递

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三、常见错误

错误	原因	解决方案
StringIndexOutOfBoundsException	索引越界（负数或超出长度）	检查索引是否在 [0, length()] 范围内
忘记调用 toString()	直接打印 StringBuffer 对象	使用 .toString() 转换
在单线程中误用 StringBuffer	性能浪费	单线程改用 StringBuilder
频繁扩容影响性能	初始容量太小	预估大小并设置初始容量

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四、注意事项

1. ✅ 线程安全：多线程共享时无需额外同步。
2. ❌ 不要过度使用：单线程环境下性能低于 StringBuilder。
3. 🔢 容量管理：频繁扩容影响性能，建议预设合理容量。
4. 🔄 方法链调用：所有修改方法返回 this，支持链式调用。

   sb.append("a").append("b").insert(0, "Start");
   

5. 🧹 及时清理：长期持有大字符串缓冲区可能导致内存浪费。

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五、使用技巧

技巧 1：链式编程

StringBuffer sb = new StringBuffer()
    .append("Name: ").append(name)
    .append(", Age: ").append(age)
    .append(", Active: ").append(isActive);

技巧 2：预设容量提升性能

// 预估最终字符串长度约为 1000
StringBuffer sb = new StringBuffer(1000);

技巧 3：清空 StringBuffer

sb.setLength(0); // 清空内容，保留容量
// 或
sb.delete(0, sb.length());

技巧 4：检查是否为空

if (sb.length() == 0) {
    System.out.println("缓冲区为空");
}

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六、最佳实践与性能优化

✅ 最佳实践

场景	推荐做法
单线程字符串拼接	使用 StringBuilder
多线程共享字符串缓冲	使用 StringBuffer
已知字符串最终长度	设置初始容量
多次拼接操作	避免使用 +，使用 append()
构建 SQL 或 JSON	使用 StringBuffer/StringBuilder

🚀 性能优化建议

1. 避免默认构造函数（除非不确定大小）

   // 不推荐
   StringBuffer sb = new StringBuffer();
   
   // 推荐：预估大小
   StringBuffer sb = new StringBuffer(512);
   

2. 减少扩容次数

   • 每次扩容涉及数组复制，成本较高。
   • 若知道大致长度，直接设置足够容量。

3. 优先 StringBuilder（单线程）

   // 单线程场景
   StringBuilder sb = new StringBuilder(1024);
   

4. 避免在循环中创建 StringBuffer

   // ❌ 错误示范
   for (int i = 0; i < 1000; i++) {
       StringBuffer temp = new StringBuffer();
       temp.append(i);
   }
   
   // ✅ 正确做法
   StringBuffer sb = new StringBuffer(4000); // 预估容量
   for (int i = 0; i < 1000; i++) {
       sb.append(i);
   }
   

5. 及时释放引用

   sb = null; // 不再使用时置空，帮助 GC 回收
   

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七、完整示例：构建用户信息字符串

public class StringBufferExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 预设容量为 200
        StringBuffer userInfo = new StringBuffer(200);
        
        String name = "张三";
        int age = 30;
        boolean isActive = true;
        String email = "zhangsan@example.com";
        
        userInfo.append("=== 用户信息 ===\n")
                .append("姓名: ").append(name).append("\n")
                .append("年龄: ").append(age).append("\n")
                .append("状态: ").append(isActive ? "激活" : "未激活").append("\n")
                .append("邮箱: ").append(email).append("\n")
                .append("生成时间: ").append(System.currentTimeMillis());
        
        // 输出结果
        System.out.println(userInfo.toString());
        
        // 清空重用
        userInfo.setLength(0);
        userInfo.append("新内容...");
    }
}

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总结

要点	说明
✅ 核心用途	可变字符串操作，线程安全
✅ 关键方法	append(), insert(), delete(), reverse(), toString()
✅ 性能提示	预设容量、单线程用 StringBuilder
✅ 最佳实践	链式调用、避免频繁扩容、及时清理

📌 一句话总结：

多线程字符串拼接用 StringBuffer，单线程用 StringBuilder，记得预设容量更高效！