学习Java29天 - 技术栈

StringBuilder 概述

与 String 的对比

特性	String	StringBuilder
可变性	不可变（immutable）	可变（mutable）
线程安全	线程安全	线程不安全
性能	频繁修改时性能差	频繁修改时性能好
内存	每次修改都创建新对象	在原有对象上修改
适用场景	字符串不经常修改	字符串频繁修改

为什么需要 StringBuilder

String 的缺点：每次修改都会创建新对象，效率低下
StringBuilder 的优点：内部维护可变字符数组，修改时直接在原数组上操作

构造方法

1. 创建空白 StringBuilder

java

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// 语法：StringBuilder sb = new StringBuilder();
// 功能：创建一个初始容量为16的空StringBuilder

StringBuilder sb1 = new StringBuilder();
System.out.println(sb1.toString());      // 输出空字符串：""
System.out.println(sb1.length());        // 输出：0
System.out.println(sb1.capacity());      // 输出：16（默认容量）

2. 根据字符串创建 StringBuilder

java

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// 语法：StringBuilder sb = new StringBuilder(String str);
// 功能：创建一个包含指定字符串的StringBuilder，容量为 str.length() + 16

StringBuilder sb2 = new StringBuilder("Hello");
System.out.println(sb2.toString());      // 输出："Hello"
System.out.println(sb2.length());        // 输出：5
System.out.println(sb2.capacity());      // 输出：21（5 + 16）

3. 指定初始容量

java

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// 语法：StringBuilder sb = new StringBuilder(int capacity);
// 功能：创建一个指定初始容量的StringBuilder

StringBuilder sb3 = new StringBuilder(100);
System.out.println(sb3.length());        // 输出：0
System.out.println(sb3.capacity());      // 输出：100

常用方法详解

1. append() 方法

java

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// 语法：StringBuilder append(任意类型)
// 功能：添加数据到末尾，返回对象本身（支持链式调用）
// 参数：支持所有基本类型和对象类型

StringBuilder sb = new StringBuilder();

// 追加字符串
sb.append("Hello");
sb.append(" ");
sb.append("World");
System.out.println(sb.toString());  // "Hello World"

// 追加基本类型
sb.append(123);        // 追加整数
sb.append(3.14);       // 追加小数
sb.append(true);       // 追加布尔值
sb.append('!');        // 追加字符

// 追加对象（会自动调用toString()）
sb.append(new Person("张三", 20));

System.out.println(sb.toString());  // "Hello World1233.14true!Person{name='张三', age=20}"

2. reverse() 方法

java

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// 语法：StringBuilder reverse()
// 功能：反转字符串内容，返回对象本身

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello World");
sb.reverse();
System.out.println(sb.toString());  // "dlroW olleH"

// 链式调用
String reversed = new StringBuilder("Java").reverse().toString();
System.out.println(reversed);  // "avaJ"

3. length() 方法

java

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// 语法：int length()
// 功能：返回当前字符串的长度

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
System.out.println(sb.length());  // 5

sb.append(" World");
System.out.println(sb.length());  // 11

4. toString() 方法

java

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// 语法：String toString()
// 功能：将StringBuilder转换为不可变的String对象

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
String str = sb.toString();  // 转换为String
System.out.println(str);     // "Hello"

// 注意：转换后两者独立
sb.append(" World");
System.out.println(sb.toString());  // "Hello World"
System.out.println(str);            // "Hello"（str不变）

5. 其他常用方法

insert() 方法

java

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// 语法：StringBuilder insert(int offset, 任意类型)
// 功能：在指定位置插入数据

StringBuilder sb = new StringBuilder("HelloWorld");
sb.insert(5, " ");          // 在索引5处插入空格
System.out.println(sb);     // "Hello World"

sb.insert(6, "Beautiful "); // 在索引6处插入字符串
System.out.println(sb);     // "Hello Beautiful World"

delete() 方法

java

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// 语法：StringBuilder delete(int start, int end)
// 功能：删除[start, end)范围内的字符

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello World");
sb.delete(5, 11);           // 删除索引5到10的字符
System.out.println(sb);     // "Hello"

sb.deleteCharAt(4);         // 删除索引4的字符
System.out.println(sb);     // "Hell"

replace() 方法

java

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// 语法：StringBuilder replace(int start, int end, String str)
// 功能：替换指定范围的字符

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello World");
sb.replace(6, 11, "Java");  // 将"World"替换为"Java"
System.out.println(sb);     // "Hello Java"

capacity() 方法

java

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// 语法：int capacity()
// 功能：返回当前容量（不是长度）

StringBuilder sb = new StringBuilder();
System.out.println(sb.capacity());  // 16

sb.append("This is a very long string that will exceed initial capacity");
System.out.println(sb.length());    // 实际长度
System.out.println(sb.capacity());  // 自动扩容后的容量

链式编程

概念

定义：在一个语句中连续调用多个方法
前提：方法返回对象本身（通常是 return this;）
优点：代码简洁，可读性好

示例

java

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// 传统写法
StringBuilder sb1 = new StringBuilder();
sb1.append("Hello");
sb1.append(" ");
sb1.append("World");
String result1 = sb1.toString();

// 链式编程写法
String result2 = new StringBuilder()
    .append("Hello")
    .append(" ")
    .append("World")
    .toString();

// 更复杂的链式调用
String result3 = new StringBuilder()
    .append("姓名：")
    .append("张三")
    .append("，年龄：")
    .append(20)
    .append("，成绩：")
    .append(95.5)
    .reverse()          // 反转
    .insert(0, "信息：") // 在最前面插入
    .toString();

System.out.println(result3);

实际应用示例

示例1：字符串拼接（代替String的+操作）

java

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public class StringConcatenation {
    public static void main(String[] args) {
        // 错误做法：使用String拼接大量字符串
        String result1 = "";
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            result1 += i;  // 每次循环都创建新String对象
        }
        
        // 正确做法：使用StringBuilder
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            sb.append(i);
        }
        String result2 = sb.toString();
        
        // 性能对比
        long start = System.currentTimeMillis();
        // ... 执行上面的循环
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("耗时：" + (end - start) + "ms");
    }
}

示例2：构建SQL语句

java

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public class SQLBuilder {
    public static String buildSelectSQL(String table, String[] columns, String whereClause) {
        StringBuilder sql = new StringBuilder("SELECT ");
        
        // 拼接列名
        if (columns == null || columns.length == 0) {
            sql.append("*");
        } else {
            for (int i = 0; i < columns.length; i++) {
                sql.append(columns[i]);
                if (i < columns.length - 1) {
                    sql.append(", ");
                }
            }
        }
        
        // 拼接表名
        sql.append(" FROM ").append(table);
        
        // 拼接WHERE条件
        if (whereClause != null && !whereClause.trim().isEmpty()) {
            sql.append(" WHERE ").append(whereClause);
        }
        
        // 添加分号
        sql.append(";");
        
        return sql.toString();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        String[] columns = {"id", "name", "age"};
        String sql = buildSelectSQL("users", columns, "age > 18");
        System.out.println(sql);
        // 输出：SELECT id, name, age FROM users WHERE age > 18;
    }
}

示例3：格式化输出

java

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public class FormattedOutput {
    public static void main(String[] args) {
        // 构建表格输出
        StringBuilder table = new StringBuilder();
        
        // 表头
        table.append("+------------+------------+------------+\n")
             .append("|    姓名    |    年龄    |    成绩    |\n")
             .append("+------------+------------+------------+\n");
        
        // 数据行
        String[][] data = {
            {"张三", "20", "85"},
            {"李四", "22", "92"},
            {"王五", "21", "78"}
        };
        
        for (String[] row : data) {
            table.append(String.format("| %-10s | %-10s | %-10s |\n", row[0], row[1], row[2]));
        }
        
        // 表尾
        table.append("+------------+------------+------------+\n");
        
        System.out.println(table.toString());
    }
}

示例4：字符串处理工具

java

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public class StringUtils {
    
    // 反转字符串
    public static String reverse(String str) {
        if (str == null) return null;
        return new StringBuilder(str).reverse().toString();
    }
    
    // 判断是否为回文
    public static boolean isPalindrome(String str) {
        if (str == null) return false;
        String reversed = new StringBuilder(str).reverse().toString();
        return str.equals(reversed);
    }
    
    // 重复字符串n次
    public static String repeat(String str, int n) {
        if (str == null || n <= 0) return "";
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            sb.append(str);
        }
        return sb.toString();
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(reverse("Hello"));        // olleH
        System.out.println(isPalindrome("racecar")); // true
        System.out.println(isPalindrome("hello"));   // false
        System.out.println(repeat("Java", 3));       // JavaJavaJava
    }
}

注意事项

1. 线程安全性

java

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// StringBuilder：线程不安全（但性能好）
// StringBuffer：线程安全（但性能稍差）

// 单线程环境：使用StringBuilder（推荐）
StringBuilder sb1 = new StringBuilder();

// 多线程环境：使用StringBuffer
StringBuffer sb2 = new StringBuffer();

2. 性能优化

java

复制代码

// 如果知道大致长度，可以预先设置容量
StringBuilder sb = new StringBuilder(1000);  // 避免频繁扩容

// 链式调用时，toString()在最后调用一次即可
String result = new StringBuilder()
    .append("a").append("b").append("c")
    .toString();  // 只转换一次

3. 与String的互操作

java

复制代码

// String -> StringBuilder
String str = "Hello";
StringBuilder sb = new StringBuilder(str);

// StringBuilder -> String
String result = sb.toString();

// 注意：转换后两者独立
sb.append(" World");
System.out.println(sb);  // "Hello World"
System.out.println(str); // "Hello"

StringBuilder 是处理可变字符串的高效工具，特别适合需要频繁修改字符串的场景。掌握它的使用可以显著提高程序性能。

java 复制代码

public class StringBuilderDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建对象
        StringBuilder sb = new StringBuilder("HelloWorld");
        //添加元素
        sb.append(1);
        sb.append(2.3);
        sb.append(true);
        //反转
        sb.reverse();
        //获取长度
        int len = sb.length();
        //变回字符串
        String str  = sb.toString();

        //打印
        System.out.println(sb);
        System.out.println(len);
        System.out.println(str);
    }
}

java 复制代码

import java.util.Scanner;

public class StringBuilderDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        //键盘录入一个字符串
        Scanner Sc = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入一个字符串：");
        String str = Sc.next();
        //反转键盘录入的字符串
        String result = new StringBuilder().append(str).reverse().toString();
        //比较
        if (str.equals(result)){
            System.out.println("是对称字符串");

        }else {
            System.out.println("不是对称字符串");
        }


    }
}

java 复制代码

public class StringBuilderDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = {1,2,3};
        String str = arrToString(arr);
        System.out.println(str);

    }
    public static String arrToString(int[] arr) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("[");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            if (i == arr.length - 1) {
                sb.append(arr[i]).append("]");
            } else {
                sb.append(arr[i]).append(",");
            }


        }
        return sb.toString();
    }
}