Java StringBuffer

Java StringBuffer

StringBuffer 是 Java 中用于处理可变字符串的一个关键类，属于 java.lang 包。与不可变的 String 类不同，StringBuffer 允许动态修改字符串内容，适用于频繁进行字符串拼接、插入、删除等操作的场景。它是线程安全的，适合多线程环境使用。

概述

StringBuffer 是一个可变的字符序列，内部通过动态数组实现，能够高效地进行字符串操作。它的主要特点包括：

• 可变性：内容可以修改，而不需要创建新对象。
• 线程安全：方法使用 synchronized 关键字修饰，保证多线程环境下的安全性。
• 高性能：适合频繁修改字符串的场景，避免了 String 类因不可变性导致的性能问题。

构造方法

StringBuffer 提供了多个构造方法：

• StringBuffer()：创建一个初始容量为 16 的空缓冲区。
• StringBuffer(int capacity)：指定初始容量。
• StringBuffer(String str)：用指定字符串初始化缓冲区。

示例：

StringBuffer sb1 = new StringBuffer(); // 默认容量 16
StringBuffer sb2 = new StringBuffer(32); // 指定容量 32
StringBuffer sb3 = new StringBuffer("Hello"); // 初始内容 "Hello"

常用方法

以下是 StringBuffer 的核心方法：

追加内容（append）

append() 方法用于在字符串末尾追加内容，支持多种数据类型：

StringBuffer sb = new StringBuffer("Java");
sb.append(" Programming"); // 追加字符串
sb.append(2023); // 追加数字
System.out.println(sb); // 输出: "Java Programming2023"

插入内容（insert）

insert() 在指定位置插入内容：

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

删除内容（delete）

delete(int start, int end) 删除指定范围的字符：

StringBuffer sb = new StringBuffer("JavaStringBuffer");
sb.delete(4, 10); // 删除索引 4 到 9
System.out.println(sb); // 输出: "JavaBuffer"

反转字符串（reverse）

reverse() 反转字符串内容：

StringBuffer sb = new StringBuffer("ABCDE");
sb.reverse();
System.out.println(sb); // 输出: "EDCBA"

容量管理

StringBuffer 内部使用动态数组，当内容超出当前容量时，会自动扩容（通常为原容量的 2 倍 + 2）。可以通过以下方法管理容量：

• capacity()：返回当前容量。
• ensureCapacity(int minimumCapacity)：确保最小容量。

示例：

StringBuffer sb = new StringBuffer();
System.out.println(sb.capacity()); // 输出: 16
sb.ensureCapacity(50);
System.out.println(sb.capacity()); // 输出: 50

性能优化

在单线程环境下，可以使用非线程安全的 StringBuilder 替代 StringBuffer 以获得更高性能。两者 API 完全兼容。

实际应用案例

案例 1：动态 SQL 拼接

在数据库操作中，StringBuffer 可用于动态构建 SQL 语句：

StringBuffer sql = new StringBuffer("SELECT * FROM users WHERE 1=1");
if (condition1) sql.append(" AND name = 'Alice'");
if (condition2) sql.append(" AND age > 20");
System.out.println(sql);

案例 2：日志格式化

在日志系统中格式化多字段消息：

StringBuffer log = new StringBuffer();
log.append("[INFO] ").append(new Date())
   .append(" - User ").append(userId)
   .append(" performed action: ").append(action);
System.out.println(log);

与 String 的对比

String vs StringBuffer

特性	String	StringBuffer
可变性	不可变	可变
线程安全	是（因不可变）	是（同步方法）
性能	适合少量操作	适合频繁修改
内存效率	可能产生较多临时对象	更高效

内存模型

graph LR A[StringBuffer Object] --> B[char[] value] A --> C[int count] B --> D['H'] B --> E['e'] B --> F['l'] B --> G['l'] B --> H['o']

数学计算

扩容公式（当需要扩容时）： $newCapacity=(oldCapacity\times 2)+2$

总结

StringBuffer 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内容的场景
• 多线程环境下的字符串操作
• 避免创建大量临时字符串对象的情况

对于单线程环境，可以考虑使用更轻量级的 StringBuilder。