java StringBuffer setCharAt()指定索引位置的字符替换为新的字符

一、方法定义

public synchronized StringBuffer setCharAt(int index, char ch)

参数说明：

• index：要设置字符的位置索引（从0开始）。
• ch：要设置的字符值。

返回值：

• 返回当前 StringBuffer 对象的引用（支持链式调用）。

异常：

• IndexOutOfBoundsException：如果 index 小于 0 或大于等于当前字符串的长度（length()）。

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二、功能说明

setCharAt() 方法用于将 StringBuffer 中指定索引位置的字符替换为新的字符。该操作是原地修改，不会创建新的对象。

核心特点：

• ✅ 线程安全：方法被 synchronized 修饰，可在多线程环境中安全调用。
• ✅ 高效修改：直接修改内部字符数组，性能优于替换子串。
• ✅ 支持链式调用：返回 this，可连续调用其他方法。
• ✅ 单字符替换：只能修改一个字符，不能插入或删除。

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三、示例代码

示例 1：基本字符替换

StringBuffer sb = new StringBuffer("hello");
sb.setCharAt(0, 'H'); // 将第一个字符 'h' 改为 'H'
System.out.println(sb.toString()); // 输出：Hello

示例 2：修改中间字符

StringBuffer sb = new StringBuffer("Java");
sb.setCharAt(2, 'v'); // 'v' 已是原字符，无变化
sb.setCharAt(1, 'a'); // 将 'a' 改为 'a'（无变化）
sb.setCharAt(3, '!'); // 将 'a' 改为 '!'
System.out.println(sb.toString()); // 输出：Jav!

示例 3：链式调用

StringBuffer sb = new StringBuffer("test");
sb.setCharAt(0, 'T')
  .setCharAt(1, 'E')
  .setCharAt(2, 'S')
  .setCharAt(3, 'T');
System.out.println(sb.toString()); // 输出：TEST

示例 4：异常处理（索引越界）

StringBuffer sb = new StringBuffer("abc");
try {
    sb.setCharAt(5, 'x'); // 索引5超出范围[0,2]
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
    System.out.println("错误：" + e.getMessage());
}

示例 5：修改数字字符串中的某一位

StringBuffer sb = new StringBuffer("12345");
sb.setCharAt(2, '0'); // 将 '3' 改为 '0'
System.out.println(sb.toString()); // 输出：12045

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四、使用技巧

技巧 1：实现字符串“加密”或掩码

StringBuffer sb = new StringBuffer("password123");
for (int i = 0; i < sb.length() - 4; i++) {
    sb.setCharAt(i, '*');
}
System.out.println(sb.toString()); // 输出：*******123

技巧 2：反转字符串（配合循环）

StringBuffer sb = new StringBuffer("reverse");
int n = sb.length();
for (int i = 0; i < n / 2; i++) {
    char temp = sb.charAt(i);
    sb.setCharAt(i, sb.charAt(n - 1 - i));
    sb.setCharAt(n - 1 - i, temp);
}
System.out.println(sb.toString()); // 输出：esrever

技巧 3：校验并修改特定字符

StringBuffer sb = new StringBuffer("user@email");
// 将非法字符 '@' 改为 '.'
for (int i = 0; i < sb.length(); i++) {
    if (sb.charAt(i) == '@') {
        sb.setCharAt(i, '.');
    }
}
System.out.println(sb.toString()); // 输出：user.email

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五、常见错误

❌ 错误 1：索引越界

StringBuffer sb = new StringBuffer("a");
sb.setCharAt(1, 'b'); // 抛出 IndexOutOfBoundsException

原因：有效索引为 [0, length()-1]，即只有 0。

❌ 错误 2：负索引

sb.setCharAt(-1, 'x'); // 直接抛出异常

❌ 错误 3：空 StringBuffer 调用

StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.setCharAt(0, 'a'); // 抛出异常，长度为0

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六、注意事项

1. ✅ 索引从0开始，最大有效索引为 length() - 1。
2. ✅ 不能用于插入字符：目标位置必须已存在字符。
3. ✅ 线程安全：多线程可安全调用，但性能低于 StringBuilder。
4. ⚠️ 性能良好：直接操作内部数组，时间复杂度 O(1)。
5. ✅ 字符值无限制：ch 可以是任意 char 值，包括 Unicode 字符。

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七、最佳实践

✅ 实践 1：预检查长度再修改

StringBuffer sb = new StringBuffer("data");
int index = 2;
if (index >= 0 && index < sb.length()) {
    sb.setCharAt(index, 'X');
} else {
    System.out.println("索引无效");
}

✅ 实践 2：在多线程中安全修改

// 多个线程可安全修改不同位置
Thread t1 = () -> sb.setCharAt(0, 'A');
Thread t2 = () -> sb.setCharAt(1, 'B');
t1.start(); t2.start();

✅ 实践 3：避免在循环中频繁修改（高并发）

• 虽然 setCharAt 是 O(1)，但 synchronized 可能成为瓶颈。
• 高并发场景可考虑先用 StringBuilder 处理，再赋值。

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八、性能优化建议

1. 单线程优先使用 StringBuilder：

   // 单线程场景
   StringBuilder sb = new StringBuilder("text");
   sb.setCharAt(0, 'T'); // 更快，无同步开销
   

2. 批量修改时考虑 replace()：

   • 若需修改连续多个字符，使用 replace(start, end, str) 更高效。

3. 预设容量减少扩容：

   StringBuffer sb = new StringBuffer(100); // 预分配
   

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总结

项目	说明
核心功能	安全修改指定位置的单个字符
关键特性	线程安全、原地修改、O(1) 时间复杂度
适用场景	动态文本微调、掩码处理、字符校验
使用技巧	可用于掩码、反转、条件替换
性能提示	单线程用 StringBuilder 更优，避免越界
常见错误	索引越界、空对象调用

💡 一句话总结：StringBuffer.setCharAt(index, ch) 是一个线程安全的单字符替换方法，适用于多线程环境下的精确字符修改。注意索引边界，单线程场景推荐使用 StringBuilder.setCharAt() 以获得更高性能。