ColorfulC ·StringBuilder
上一節(jié)，我們學(xué)習(xí)了 Java 的 String 類，并介紹了其常用方法。本小節(jié)我們來(lái)介紹字符串的另外一個(gè)類：StringBuilder，我們將會(huì)了解到 StringBuilder 與 String 的差異，StringBuilder 的使用場(chǎng)景，也會(huì)介紹與 StringBuilder 類對(duì)應(yīng)的 StringBuffer 類，StringBuilder 的使用方法以及其常用方法是本小節(jié)的重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容。
1. StringBuilder 概述
1.1 什么是 StringBuilder
與 String 相似，StringBuilder 也是一個(gè)與字符串相關(guān)的類，Java 官方文檔給 StringBuilder 的定義是：可變的字符序列。
1.2 為什么需要 StringBuilder
在 Java 字符串的學(xué)習(xí)中，我們知道了字符串具有不可變性，當(dāng)頻繁操作字符串時(shí)候，會(huì)在常量池中產(chǎn)生很多無(wú)用的數(shù)據(jù)（回憶圖示）。
而 StringBuilder 與 String 不同，它具有可變性。相較 String 類不會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)用數(shù)據(jù)，性能上會(huì)大大提高。
因此對(duì)于需要頻繁操作字符串的場(chǎng)景，建議使用 Stringbuilder 類來(lái)代替 String 類。
2. StringBuffer 概述
2.1 定義
了解了 StringBuilder 類 ，StringBuffer 也是不得不提的一個(gè)類，Java 官方文檔給出的定義是：線程安全的可變字符序列。
2.2 與前者的區(qū)別
StringBuffer 是 StringBuilder 的前身，在早期的 Java 版本中應(yīng)用非常廣泛，它是 StringBuilder 的線程安全版本（線程我們將在后面的小節(jié)中介紹），但實(shí)現(xiàn)線程安全的代價(jià)是執(zhí)行效率的下降。
你可以對(duì)比 StringBuilder 和 StringBuffer 的接口文檔，它們的接口基本上完全一致。為了提升我們代碼的執(zhí)行效率，在如今的實(shí)際開(kāi)發(fā)中 StringBuffer 并不常用。因此本小節(jié)的重點(diǎn)在 StringBuilder 的學(xué)習(xí)。
3. StringBuilder 的常用方法
3.1 構(gòu)造方法
StringBuilder 類提供了如下 4 個(gè)構(gòu)造方法：
StringBuilder()構(gòu)造一個(gè)空字符串生成器，初始容量為 16 個(gè)字符；StringBuilder(int catpacity)構(gòu)造一個(gè)空字符串生成器，初始容量由參數(shù)capacity指定；StringBuilder(CharSequence seq)構(gòu)造一個(gè)字符串生成器，該生成器包含與指定的CharSequence相同的字符。；StringBuilder(String str)構(gòu)造初始化為指定字符串內(nèi)容的字符串生成器。
其中第 4 個(gè)構(gòu)造方法最為常用，我們可以使用 StringBuilder 這樣初始化一個(gè)內(nèi)容為 hello 的字符串：
StringBuilder str = new StringBuilder("Hello");
3.2 成員方法
StringBuilder 類下面也提供了很多與 String 類相似的成員方法，以方便我們對(duì)字符串進(jìn)行操作。下面我們將舉例介紹一些常用的成員方法。
3.2.1 字符串連接
可以使用 StringBuilder 的 StringBuilder append(String str) 方法來(lái)實(shí)現(xiàn)字符串的連接操作。
我們知道，String 的連接操作是通過(guò) + 操作符完成連接的：
String str1 = "Hello";
String str2 = "World";
String str3 = str1 + " " + str2;
如下是通過(guò) StringBuilder 實(shí)現(xiàn)的字符串連接示例：
public class ConnectString1 {
public static void main(String[] args) {
// 初始化一個(gè)內(nèi)容為 Hello 的字符串生成器
StringBuilder str = new StringBuilder("Hello");
// 調(diào)用append()方法進(jìn)行字符串的連接
str.append(" ");
str.append("World");
System.out.println(str);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
Hello World
由于 append() 方法返回的是一個(gè) StringBuilder 類型，我們可以實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)秸{(diào)用。例如，上述連續(xù)兩個(gè) append() 方法的調(diào)用語(yǔ)句，可以簡(jiǎn)化為一行語(yǔ)句：
str.append(" ").append("World");
如果你使用 IDE 編寫(xiě)如上連接字符串的代碼，可能會(huì)有下面這樣的提示（IntelliJ idea 的代碼截圖）：
提示內(nèi)容說(shuō)可以將 StringBuilder 類型可以替換為 String 類型，也就是說(shuō)可以將上邊地代碼改為：
String str = "Hello" + " " + "World";
這樣寫(xiě)并不會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行效率的下降，這是因?yàn)?Java 編譯器在編譯和運(yùn)行期間會(huì)自動(dòng)將字符串連接操作轉(zhuǎn)換為 StringBuilder 操作或者數(shù)組復(fù)制，間接地優(yōu)化了由于 String 的不可變性引發(fā)的性能問(wèn)題。
值得注意的是，append() 的重載方法有很多，可以實(shí)現(xiàn)各種類型的連接操作。例如我們可以連接 char 類型以及 float 類型，實(shí)例如下：
public class ConnectString2 {
public static void main(String[] args) {
StringBuilder str = new StringBuilder("小明的身高為");
str.append('：').append(172.5f);
System.out.println(str);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
小明的身高為：172.5
上面代碼里連續(xù)的兩個(gè) append() 方法分別調(diào)用的是重載方法 StringBuilder append(char c) 和 StringBuilder append(float f)。
3.2.2 獲取容量
可以使用 int capacity() 方法來(lái)獲取當(dāng)前容量，容量指定是可以存儲(chǔ)的字符數(shù)（包含已寫(xiě)入字符），超過(guò)此數(shù)將進(jìn)行自動(dòng)分配。注意，容量與長(zhǎng)度（length）不同，長(zhǎng)度指的是已經(jīng)寫(xiě)入字符的長(zhǎng)度。
例如，構(gòu)造方法 StringBuilder() 構(gòu)造一個(gè)空字符串生成器，初始容量為 16 個(gè)字符。我們可以獲取并打印它的容量，實(shí)例如下：
public class GetCapacity {
public static void main(String[] args) {
// 調(diào)用StringBuilder的無(wú)參構(gòu)造方法，生成一個(gè)str對(duì)象
StringBuilder str = new StringBuilder();
System.out.println("str的初始容量為：" + str.capacity());
// 循環(huán)執(zhí)行連接操作
for (int i = 0; i < 16; i ++) {
str.append(i);
}
System.out.println("連接操作后，str的容量為" + str.capacity());
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
str的初始容量為：16
連接操作后，str的容量為34
3.2.3 字符串替換
可以使用 StringBuilder replace(int start, int end, String str) 方法，來(lái)用指定字符串替換從索引位置 start 開(kāi)始到 end 索引位置結(jié)束（不包含 end）的子串。實(shí)例如下：
public class StringReplace {
public static void main(String[] args) {
// 初始化一個(gè)內(nèi)容為 Hello 的字符串生成器
StringBuilder str = new StringBuilder("Hello World!");
// 調(diào)用字符串替換方法，將 World 替換為 Java
str.replace(6, 11, "Java");
// 打印替換后的字符串
System.out.println(str);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
Hello Java!
也可使用 StringBuilder delete(int start, int end) 方法，先來(lái)刪除索引位置 start 開(kāi)始到 end 索引位置（不包含 end）的子串，再使用 StringBuilder insert(int offset, String str) 方法，將字符串插入到序列的 offset 索引位置。同樣可以實(shí)現(xiàn)字符串的替換，例如：
StringBuilder str = new StringBuilder("Hello World!");
str.delete(6, 11);
str.insert(6, "Java");
3.2.4 字符串截取
可以使用 StringBuilder substring(int start) 方法來(lái)進(jìn)行字符串截取，例如，我們想截取字符串的后三個(gè)字符，實(shí)例如下：
public class StringSub {
public static void main(String[] args) {
StringBuilder str = new StringBuilder("你好，歡迎來(lái)到慕課網(wǎng)");
String substring = str.substring(7);
System.out.println("str截取后子串為：" + substring);
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
str截取后子串為：慕課網(wǎng)
如果我們想截取示例中的” 歡迎 “二字，可以使用重載方法 StringBuilder substring(int start, int end) 進(jìn)行截?。?/p>
String substring = str.substring(3, 5);
3.2.5 字符串反轉(zhuǎn)
可以使用 StringBuildr reverse() 方法，對(duì)字符串進(jìn)行反轉(zhuǎn)操作，例如：
public class StringReverse {
public static void main(String[] args) {
StringBuilder str = new StringBuilder("Hello Java");
System.out.println("str經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)操作后為：" + str.reverse());
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
str經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)操作后為：avaJ olleH
4. 小結(jié)
本小節(jié)我們介紹了 Java 的 StringBuilder 類，它具有可變性，對(duì)于頻繁操作字符串的場(chǎng)景，使用它來(lái)代替 String 類可以提高程序的執(zhí)行效率；也知道了 StringBuffer 是 StringBuilder 的線程安全版本，官方更推薦使用 StringBuilder；最后我們介紹了 StringBuilder 的常用構(gòu)造方法和成員方法，如果你想了解更多關(guān)于 StringBuilder 的接口，可以翻閱官方文檔進(jìn)行學(xué)習(xí)。
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