引言

在Java编程中，字符串处理是日常开发中最常见的任务之一。虽然String类提供了基本的字符串操作功能，但在需要频繁修改字符串内容的场景下，String的性能并不理想，因为它是不可变对象（immutable）。这时，StringBuffer和StringBuilder就成为了更好的选择。本教程将深入探讨StringBuffer类的使用，帮助你掌握高效字符串操作的方法。

1. StringBuffer 简介

StringBuffer是Java中一个可变的字符序列类，位于java.lang包中。与String不同，StringBuffer允许对字符串进行修改而不会创建大量中间对象，从而提高了性能。

主要特点：

  • 线程安全：StringBuffer的所有公开方法都是同步的（synchronized），因此是线程安全的
  • 可变性：可以修改字符串内容而不创建新对象
  • 容量可扩展：可以动态调整内部缓冲区大小

2. 创建 StringBuffer 对象

2.1 无参构造函数

javaStringBuffer sb = new StringBuffer();// 默认初始容量为16个字符

2.2 指定初始容量

javaStringBuffer sb = new StringBuffer(50);// 创建初始容量为50的StringBuffer

2.3 从String初始化

javaString str = "Hello";StringBuffer sb = new StringBuffer(str);// 创建包含"Hello"的StringBuffer

3. 基本操作方法

3.1 追加字符串 (append())

append()方法是最常用的方法之一，它可以将各种类型的数据追加到StringBuffer末尾。

javaStringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");sb.append(" World");      // 追加字符串sb.append(123);          // 追加整数sb.append(true);         // 追加布尔值System.out.println(sb);   // 输出: Hello World123true

3.2 插入字符串 (insert())

insert()方法可以在指定位置插入内容。

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

3.3 删除字符 (delete()/deleteCharAt())

javaStringBuffer sb = new StringBuffer("Hello Java World");sb.delete(5, 10);        // 删除索引5到9的字符(" Java")System.out.println(sb);   // 输出: HelloWorldsb.deleteCharAt(0);      // 删除第一个字符System.out.println(sb);   // 输出: elloWorld

3.4 替换字符 (replace())

javaStringBuffer sb = new StringBuffer("Hello Java World");sb.replace(6, 10, "Python"); // 替换索引6到9的字符为"Python"System.out.println(sb);   // 输出: Hello Python World

3.5 反转字符串 (reverse())

javaStringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");sb.reverse();System.out.println(sb);   // 输出: olleH

4. 容量与长度管理

4.1 获取容量和长度

javaStringBuffer sb = new StringBuffer(100);sb.append("Hello");System.out.println("容量: " + sb.capacity());  // 100System.out.println("长度: " + sb.length());    // 5

4.2 确保容量 (ensureCapacity())

javaStringBuffer sb = new StringBuffer();sb.append("Hello");sb.ensureCapacity(50);  // 确保容量至少为50

4.3 缩减容量 (trimToSize())

javaStringBuffer sb = new StringBuffer(100);sb.append("Hello");sb.trimToSize();  // 将容量缩减到当前长度+1System.out.println("新容量: " + sb.capacity());  // 输出6

5. 字符串转换

5.1 转换为String

javaStringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");String str = sb.toString();  // 转换为String

5.2 转换为字符数组

javaStringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");char[] charArray = new char[sb.length()];sb.getChars(0, sb.length(), charArray, 0);// 或者更简单的方式:char[] chars = sb.toString().toCharArray();

6. 实际应用示例

示例1：构建SQL查询

javapublic class SqlBuilder {public static void main(String[] args) {String tableName = "employees";String[] columns = {"id", "name", "salary"};String condition = "salary > 50000";StringBuffer sql = new StringBuffer("SELECT ");// 添加列for (int i = 0; i < columns.length; i++) {sql.append(columns[i]);if (i < columns.length - 1) {sql.append(", ");}}// 添加表名和条件sql.append(" FROM ").append(tableName).append(" WHERE ").append(condition);System.out.println(sql.toString());// 输出: SELECT id, name, salary FROM employees WHERE salary > 50000}}

示例2：字符串反转工具

javapublic class StringReverser {public static String reverseString(String input) {StringBuffer sb = new StringBuffer(input);return sb.reverse().toString();}public static void main(String[] args) {String original = "Java Programming";String reversed = reverseString(original);System.out.println("Original: " + original);System.out.println("Reversed: " + reversed);}}

示例3：高效字符串拼接

javapublic class StringConcatenation {public static void main(String[] args) {int iterations = 10000;// 使用String拼接（低效）long startTime = System.currentTimeMillis();String str = "";for (int i = 0; i < iterations; i++) {str += i;}long endTime = System.currentTimeMillis();System.out.println("String拼接耗时: " + (endTime - startTime) + "ms");// 使用StringBuffer拼接（高效）startTime = System.currentTimeMillis();StringBuffer sb = new StringBuffer();for (int i = 0; i < iterations; i++) {sb.append(i);}endTime = System.currentTimeMillis();System.out.println("StringBuffer拼接耗时: " + (endTime - startTime) + "ms");}}

7. StringBuffer vs StringBuilder

虽然StringBuffer和StringBuilder非常相似，但有一个关键区别：

特性

StringBuffer

StringBuilder

线程安全

是（同步方法）

否

性能

较低

较高

适用场景

多线程环境

单线程环境

在Java 5引入StringBuilder后，大多数情况下推荐使用StringBuilder，除非确实需要线程安全。

8. 最佳实践

  1. 在需要修改字符串时优先使用：当需要频繁修改字符串内容时，使用StringBuffer或StringBuilder比String更高效。
  2. 合理设置初始容量：如果知道字符串的大致长度，可以设置初始容量以避免频繁扩容。
  3. 单线程环境使用StringBuilder：除非需要线程安全，否则使用性能更好的StringBuilder。
  4. 避免不必要的toString()调用：只在需要String对象时调用toString()方法。
  5. 重用StringBuffer对象：在循环中重用StringBuffer对象而不是频繁创建新实例。

9. 常见问题解答

Q: StringBuffer和String的append方法有什么区别？
A: String的+操作实际上会创建新的String对象，而StringBuffer的append()方法直接修改现有对象，不会创建新对象。

Q: 为什么StringBuffer的方法是同步的？
A: 为了保证在多线程环境下修改字符串时的线程安全性，防止数据不一致。

Q: 如何将StringBuffer转换为基本类型？
A: 需要先转换为String，然后使用包装类的parseXXX()方法：

javaStringBuffer sb = new StringBuffer("123");int num = Integer.parseInt(sb.toString());

结论

StringBuffer是Java中处理可变字符串的强大工具，特别适合需要频繁修改字符串内容的场景。虽然StringBuilder在单线程环境中通常是更好的选择，但理解StringBuffer的工作原理对于编写高效、线程安全的Java代码至关重要。通过合理使用StringBuffer的方法，你可以显著提高字符串操作的性能，特别是在处理大量字符串拼接或修改操作时。

希望这篇教程能帮助你全面掌握StringBuffer的使用方法，并在实际开发中写出更高效的代码！