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Java 中 StringBuilder 的示例解析

简介

在 Java 编程中，处理字符串是一项常见的任务。StringBuilder 类作为 Java 标准库的一部分，为字符串的动态构建和修改提供了强大的支持。相比于不可变的 String 类，StringBuilder 允许我们高效地添加、删除和修改字符序列。本文将深入探讨 StringBuilder 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，并通过丰富的代码示例帮助读者更好地理解和运用这一工具。

目录

  1. 基础概念
  2. 使用方法
    • 初始化 StringBuilder
    • 添加字符序列
    • 删除字符序列
    • 修改字符序列
    • 提取子序列
  3. 常见实践
    • 拼接字符串
    • 动态构建 SQL 查询语句
  4. 最佳实践
    • 避免不必要的扩容
    • 正确使用 toString() 方法
  5. 小结
  6. 参考资料

基础概念

StringBuilder 是一个可变对象，用于创建和操作可变的字符序列。与 String 类不同，String 类一旦创建，其值不能被修改，而 StringBuilder 可以动态地添加、删除和替换字符。StringBuilder 内部维护了一个字符数组，用于存储字符序列，并提供了一系列方法来操作这个数组。

使用方法

初始化 StringBuilder

StringBuilder 有多种初始化方式：

// 无参构造函数，初始容量为 16
StringBuilder sb1 = new StringBuilder();

// 带初始容量的构造函数
StringBuilder sb2 = new StringBuilder(32);

// 带初始字符串的构造函数
StringBuilder sb3 = new StringBuilder("Hello");

添加字符序列

可以使用 append() 方法添加各种类型的数据：

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
sb.append(", World!");
sb.append(123);
sb.append(true);
System.out.println(sb.toString());

删除字符序列

delete(int start, int end) 方法用于删除指定范围内的字符：

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello, World!");
sb.delete(6, 13); 
System.out.println(sb.toString());

修改字符序列

replace(int start, int end, String str) 方法用于替换指定范围内的字符：

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello, World!");
sb.replace(6, 13, "Java"); 
System.out.println(sb.toString());

提取子序列

substring(int start) 和 substring(int start, int end) 方法用于提取子序列：

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello, World!");
String sub1 = sb.substring(6);
String sub2 = sb.substring(6, 12);
System.out.println(sub1); 
System.out.println(sub2);

常见实践

拼接字符串

在循环中拼接字符串时，使用 StringBuilder 比直接使用 String 拼接更高效，因为 String 拼接会产生大量临时对象：

// 使用 String 拼接
long startTime1 = System.currentTimeMillis();
String result1 = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    result1 += i;
}
long endTime1 = System.currentTimeMillis();

// 使用 StringBuilder 拼接
long startTime2 = System.currentTimeMillis();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    sb.append(i);
}
String result2 = sb.toString();
long endTime2 = System.currentTimeMillis();

System.out.println("使用 String 拼接耗时: " + (endTime1 - startTime1) + " 毫秒");
System.out.println("使用 StringBuilder 拼接耗时: " + (endTime2 - startTime2) + " 毫秒");

动态构建 SQL 查询语句

在数据库操作中，动态构建 SQL 查询语句时 StringBuilder 非常有用：

StringBuilder sql = new StringBuilder("SELECT * FROM users WHERE 1 = 1");
if (userName != null) {
    sql.append(" AND username = '").append(userName).append("'");
}
if (age != null) {
    sql.append(" AND age = ").append(age);
}
System.out.println(sql.toString());

最佳实践

避免不必要的扩容

如果能提前预估字符序列的大致长度，可以在初始化 StringBuilder 时指定合适的容量，避免多次扩容带来的性能开销：

// 预估字符序列长度为 100
StringBuilder sb = new StringBuilder(100);

正确使用 toString() 方法

当需要将 StringBuilder 转换为 String 时，调用 toString() 方法。注意，一旦转换为 String，就变成了不可变对象，后续操作需要重新使用 StringBuilder：

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
String str = sb.toString();

小结

StringBuilder 在 Java 编程中是一个非常实用的工具，用于处理可变的字符序列。通过了解其基础概念、掌握各种使用方法，并遵循最佳实践，我们可以在字符串处理任务中提高代码的效率和可读性。无论是简单的字符串拼接还是复杂的动态内容构建，StringBuilder 都能发挥重要作用。

参考资料

希望本文能帮助读者更好地理解和运用 Java 中的 StringBuilder，在实际编程中更加得心应手。