JAVA-StringBuilder和StringBuffer

一、认识String类

1.认识

String在Java中是字符串类型，但与其他类型不同。它是一个类，可以创建对象的类。与int、char等自待类型有些许不同。但它仍然是java提供的一种类型。

 类中有4个属性，这里主要认识一下value属性。它是实际存放字符串的引用。那么我们来看一下源码：

2.String的不可变性

2.1 final

1. 被final修饰的类，不能被继承。“断子绝孙了”
2. 被final修饰的方法，不能被重写
3. 被final修饰的变量，变量的值不能修改
4. 被final修饰的引用，其对应的引用 不能指向其他（引用/对象），但是指向引用的值是可以更改的。

被final修饰的引用，不可改变指向的(引用 / 对象)。但是我们看到array[0] = 10;没有报错,也就是元素不受影响。

看一下这个内存图，final实际修饰的是array指向的地址，把他作为常量。那为什么value数组还是不可以改变呢？

我们看Java源码对String类加上了final，只是String类不能被继承了。但对于改变value数组没有什么关系。即便value数组也加上了final，不能指向新的数组，很多人说是这个原因其实是错误的，因为改变数组里面的值是不受影响的。

真正对String对象不能改变的原因是：

凡是对String有改变的方法，都是对一个新的String进行操作，最后返回一个新改变后的String对象，类似对一个副本操作，最后直接用副本了。这是设计Sting时就已经写好了的。

为什么 String 要设计成不可变的?(不可变对象的好处是什么?) 

1. 方便实现字符串对象池. 如果 String 可变, 那么对象池就需要考虑写时拷贝的问题了.

2. 不可变对象是线程安全的.

3. 不可变对象更方便缓存 hash code, 作为 key 时可以更高效的保存到 HashMap 中.

这样会有一个非常大的问题，有这样一个代码：

public static void main(String[] args) {
        String array = "a";

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            //他在这里会不停的发生创建新的对象
            //并进行拼接
            //然后再返回新的对象
            array += i;
        }

        System.out.println(array);
    }

这会大大提升时间空间复杂度

那么以后在使用字符串并且，对字符串进行大量操作，或者不想创建新的String类的时候可以使用StringBuilder和StringBuffer

二、StringBuilder和StringBuffer

1.StringBuilder和Strinig的区别

这里使用StringBuilder进行对比

正常使用StirngBuilder进行拼接：

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder s = new StringBuilder("a");
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            s.append(i);//想当与String的+=
        }
        System.out.println(s.toString());
}

用StringBuilder模拟Stirng进行拼接：

    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder s1 = new StringBuilder("a");
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            StringBuilder tmp = new StringBuilder("");
            tmp = s1.append(i);
        }
        System.out.println(s1.toString());
        
    }

创建类本来就是一个复杂的过程，如果使用String他会创建1000次，那速度肯定是大大降低。

StringBuffer也是跟StringBuilder相同的操作，那StringBuilder和StringBuffer有哪些区别呢？这也是面试常考题

2.String、StringBuffer、StringBuilder的区别

1. String的内容不可修改，StringBuffer与StringBuilder的内容可以修改.
2. StringBuffer与StringBuilder大部分功能是相似的
3. StringBuffer采用同步处理，属于线程安全操作；而StringBuilder未采用同步处理，属于线程不安全操作

这个第3项给大家解释一下：想要真正了解这个东西需要多线程的理解，这里给大家简单解释一下。

一边看图一边看我解释：

厕所可以看作是一种资源吧

StringBuffer更像家里的厕所，是有锁的。你在上厕所(你在使用资源)别人是进不来的。

StirngBuilder更像是公共场所，没有锁想进来就进来，那肯定没有家里的厕所有安全感。

所以：StringBuffer是安全的，StringBuilder是不安全的。但目前我们写的程序都是单线程的

3.String、StringBuffer、StringBuilder的运行时间区别

使用System.currentTimeMillis()方法可以获取当前时间的一个毫秒数。

用 当前时间-指向前时间 = 时间差

public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();//获得当前时间毫秒数
        String s = "";
        for(int i = 0; i < 100000; ++i){
            s += i;
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("String" + (end - start));

        start = System.currentTimeMillis();
        StringBuffer sbf = new StringBuffer("");
        for(int i = 0; i < 100000; ++i){
            sbf.append(i);
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("StringBuffer" + (end - start));

        start = System.currentTimeMillis();
        StringBuilder sbd = new StringBuilder();
        for(int i = 0; i < 100000; ++i){
            sbd.append(i);
        }
        end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("StringBuilder" + (end - start));

}

 结果：

可以看到String与StirngBuilder和StringBuffer的区别是巨大的。但这里并没有体现出StirngBuilder和StringBuffer之间的差距，可能是现在做了优化。不过在不涉及多线程的时候推荐使用StirngBuilder要更快一点。

三、StringBuilder和StringBuffer的常用方法

想要了解String常用方法的可以看我这篇博客：String类和String类常用方法-优快云博客

1. StringBuff append(String str) 拼接字符串

StringBuff append(String str)

在尾部追加，相当于String的+=，可以追加：boolean、char、char[]、 double、float、int、long、Object、String、StringBuff的变量

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("");
        int[] arr = new int[]{1,2,3,4,5};
        stringBuilder.append("a");
        stringBuilder.append(1);
        stringBuilder.append(1.5);
        stringBuilder.append('c');
        for (int a: arr) {
            stringBuilder.append(a);
        }
        System.out.println(stringBuilder.toString());//a11.5c12345
}

2.char charAt(int index) 获取index位置的字符

  public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("hello");
        System.out.println(stringBuilder.charAt(0));//h
        System.out.println(stringBuilder.charAt(-1));//异常
        System.out.println(stringBuilder.charAt(stringBuilder.length()));//异常
  }

3.int length() 获取字符串的长度

 public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("hello");
        System.out.println(stringBuilder.length());//5
 }

4.int capacity() 获取底层保存字符串空间总的大小

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("hello");
        System.out.println(stringBuilder.capacity());//21
}

5.void ensureCapacity(int mininmumCapacity) 扩容

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("hello");
        System.out.println(stringBuilder.capacity());//21
        stringBuilder.ensureCapacity(30);
        System.out.println(stringBuilder.capacity());//44 = 21 * 2 + 2
}

6.void setCharAt(int index, char ch) 将index位置的字符设置为ch

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("hello");
        stringBuilder.setCharAt(2,'a');//注意要输入char类型
        System.out.println(stringBuilder);//healo
}

indexOf函数找不到相应的字符串返回-1

7.int indexOf(String str) 返回str第一次出现的位置

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaabb");
        System.out.println(stringBuilder.indexOf("bb"));//2
}

8.int indexOf(String str, int fromIndex) 从fromIndex位置开始查找str第一次出现的位置

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaabb");
        System.out.println(stringBuilder.indexOf("bb",4));//8
}

9.int lastIndexOf(String str) 返回最后一次出现str的位置

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaabb");
        System.out.println(stringBuilder.lastIndexOf("aa"));//6
}

原理是从后往前找

10.int lastIndexOf(String str, int fromIndex) 从fromIndex位置开始找str最后一次出现的位置

原理是从指定位置从后向前找

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaabbaa");
        System.out.println(stringBuilder.lastIndexOf("aa",5));//0
        System.out.println(stringBuilder.lastIndexOf("ac",5));//-1找不到
}

11.StringBuff insert(int offset, String str) 在offset位置插入：八种基类类型 & String类型 & Object类型数据

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaabbaa");
        //aaxxxbbccaabbaa
        //不会覆盖原有字符，原位置字符全部往后移
        System.out.println(stringBuilder.insert(2, "xxx"));

        //aaxxxbbccaabbaaxxx,证明可以当追加函数使用
        System.out.println(stringBuilder.insert(stringBuilder.length(), "xxx"));

        //报错
        //说明，要紧跟字符串末尾追加
        System.out.println(stringBuilder.insert(stringBuilder.length()+1, "xxx"));

    }

12.StringBuffer deleteCharAt(int index) 删除index位置字符

 public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaa");
        System.out.println(stringBuilder.deleteCharAt(2));//aabccaa

 }

13.StringBuffer delete(int start, int end) 删除[start, end)区间内的字符

注意：左开右闭[ ，)

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaa");
        System.out.println(stringBuilder.delete(2, 4));//aaccaa
}

14.StringBuffer replace(int start, int end, String str) 将[start, end)位置的字符替换为str

 注意：左开右闭[ ，)

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaa");
        System.out.println(stringBuilder.replace(2, 4,"xx"));//aaxxccaa
        System.out.println(stringBuilder.replace(2, 
                            stringBuilder.length() + 1,"xx"));//aaxx
}

最后一种虽然可以指向成功但绝对不建议这么写

15.String substring(int start) 从start开始一直到末尾的字符以String的方式返回 

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaa");
        System.out.println(stringBuilder.substring(2));//bbccaa
        System.out.println(stringBuilder.substring(stringBuilder.length()));//什么都不打印
        System.out.println(stringBuilder.substring(stringBuilder.length() + 1));//报错
}

16.String substring(int start，int end) 将[start, end)范围内的字符以String的方式返回

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaa");
        //这里不报错是因为左开，右闭
        System.out.println(stringBuilder.substring(2, stringBuilder.length()));//bbccaa
}

17. StringBuffer reverse() 反转字符串

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaa");
        //这里不报错是因为左开，右闭
        System.out.println(stringBuilder.reverse());//aaccbbaa
}

18.String toString() 将所有字符按照String的方式返回

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("aabbccaa");
        //StringBuilder 以 String 类型返回
        System.out.println(stringBuilder.toString());//aabbccaa
}

这里要着重讲一下，原本是StringBuilder类型，要转换为String类型，就可以用toString。

 注意：String和StringBuilder类不能直接转换。如果要想互相转换，可以采用如下原则:

• String变为StringBuilder: 利用StringBuilder的构造方法或append()方法
• StringBuilder变为String: 调用toString()方法。

四、面试题

1.

String str = new String("ab"); // 会创建多少个对象
1.会创建一个对象

String str = new String("a") + new String("b"); // 会创建多少个对象
2.a创建一个对象 + b创建一个对象 + 将他们拼接起来需要一个对象 = 3个对象

一共创建了4个对象

 2.String、StringBuffer、StringBuilder的区别

• String的内容不可修改，StringBuffer与StringBuilder的内容可以修改.
• StringBuffer与StringBuilder大部分功能是相似的 StringBuffer采用同步处理，属于线程安全操作；
• 而StringBuilder未采用同步处理，属于线程不安全操 作