Java中String、StringBuffer和StringBuilder簡介

Java 中有三個類別用於處理文字資料：String、StringBuffer和StringBuilder。每個開發人員在學習語言之初都會遇到第一個問題。剩下的兩個呢？它們有什麼區別，什麼時候使用一個或另一個類別更好？一般來說，它們之間的差異很小，但最好在實踐中理解一切:)

• Java中的字串類
• Java中的StringBuffer類
• Java 中的 StringBuilder 類

字串類

這個類別代表一個字元序列。程式中定義的所有字串文字（例如“This is String”）都是 String 類別的實例。 字串有兩個基本特徵：

• 這是一個不可變的類
• 這是最後一堂課

一般來說，String 類別不能有子類別 ( final)，且該類別的實例在建立後不能修改 ( immutable)。這給了 String 類別幾個重要的優點：

1. 由於不變性，String 類別實例的雜湊碼被快取。不需要每次都評估，因為物件的欄位值在創建後就永遠不會改變。當使用此類作為 的鍵時，這會提供高效能HashMap。

2. String 類別可以在多執行緒環境中使用，無需額外的同步。

3. String類別的另一個特點是它重載了+Java中的「」運算子。因此，字串的連接（相加）非常簡單：

public static void main(String[] args) {
    String command = "Follow" + " " + "the" + " " + "white" + " " + "rabbit";
    System.out.println(command); // Follow the white rabbit
}

在幕後，字串連接是由 StringBuilder 或 StringBuffer 類別（由編譯器決定）和一個方法append（我們稍後將討論這些類別）執行的。如果我們將 String 類別的實例與其他類別的實例相加，後者將被簡化為字串表示形式：

public static void main(String[] args) {
    Boolean b = Boolean.TRUE;
    String result = "b is " + b;
    System.out.println(result); //b is true
}

這是 String 類別的另一個有趣的屬性：任何類別的物件都可以使用toString()類別中定義的方法轉換為字串表示形式Object，並由所有其他類別繼承。通常，物件上的 toString() 方法會被隱含呼叫。例如，當我們在螢幕上顯示某些內容或將 String 新增到另一個類別的物件時。String 類別還有一項功能。Java 程式碼中定義的所有字串文字（例如「asdf」）都會在編譯時快取並添加到所謂的字串池中。如果我們運行以下程式碼：

String a = "Wake up, Neo";
String b = "Wake up, Neo";

System.out.println(a == b);

我們將在控制台中看到true，因為變數a實際上b引用在編譯時添加到字串池中的 String 類別的相同實例。即不會創建具有相同值的類別的不同實例，並且節省了記憶體。

缺陷：

不難猜測 String 類別主要用於處理字串。但在某些情況下，String類別的上述特性可能會從優點變成缺點。一旦在 Java 程式碼中建立了字串，通常會對它們執行許多操作：

• 將字串轉換為不同的暫存器；
• 子串提取；
• 級聯;
• ETC。

我們來看看這段程式碼：

public static void main(String[] args) {

    String s = " Wake up, Neo! ";
    s = s.toUpperCase();
    s = s.trim();

    System.out.println("\"" + s + "\"");
}

乍一看，我們似乎只是翻譯了“醒來，尼奧！”這句話。改為大寫，從此字串中刪除多餘的空格並將其用引號引起來。事實上，由於String類別的不可變性，每次操作都會建立新的字串實例並丟棄舊的字串實例，從而產生大量垃圾。如何避免記憶體浪費？

字串緩衝區類

要處理由於修改 String 物件而產生的臨時垃圾，可以使用 StringBuffer 類別。這是mutable一個類，即 多變。StringBuffer 類別的物件可以包含一組特定的字符，可以透過呼叫某些方法來更改其長度和值。讓我們看看這個類別是如何運作的。若要建立新對象，請使用其建構函數之一，例如：

• StringBuffer() - 將建立一個空（無字元）對象
• StringBuffer(String str) - 將基於 str 變數建立一個物件（包含同一序列中 str 的所有字元）

實踐：

StringBuffer sb = new StringBuffer();
StringBuffer sb2 = new StringBuffer("Not empty");

Java 中透過 StringBuffer 進行字串連線是使用append. 一般來說，StringBuffer 類別中的方法append被重載為幾乎可以接受任何資料類型：

public static void main(String[] args) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer();

    sb.append(new Integer(2));
    sb.append("; ");
    sb.append(false);
    sb.append("; ");
    sb.append(Arrays.asList(1,2,3));
    sb.append("; ");

    System.out.println(sb); // 2; false; [1, 2, 3];
}

該方法append傳回呼叫它的物件（像許多其他方法一樣），這允許在「鏈」中呼叫它。上面的例子可以這樣寫：

public static void main(String[] args) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer();

    sb.append(new Integer(2))
            .append("; ")
            .append(false)
            .append("; ")
            .append(Arrays.asList(1,2,3))
            .append("; ");

    System.out.println(sb); // 2; false; [1, 2, 3];
}

StringBuffer 類別有許多處理字串的方法。讓我們列出主要的：

• delete(int start, int end)start— 刪除從位置 開始、結束的字元子字串end
• deleteCharAt(int index)— 刪除位置處的字符index
• insert(int offset, String str)str—在位置插入一行offset。該方法insert也是重載的並且可以採用不同的參數
• replace(int start, int end, String str)- 將替換從一個位置start到end另一個位置的所有字符str
• reverse()— 反轉所有字元的順序
substring(int start)- 將傳回從位置開始的子字串 start
• substring(int start, int end)start- 將返回從一個位置開始到另一個位置的子字串end

官方文件中有完整的方法和建構函式清單。上述方法如何發揮作用？讓我們在實踐中看看：

public static void main(String[] args) {
     String numbers = "0123456789";

     StringBuffer sb = new StringBuffer(numbers);

     System.out.println(sb.substring(3)); // 3456789
     System.out.println(sb.substring(4, 8)); // 4567
     System.out.println(sb.replace(3, 5, "ABCDE")); // 012ABCDE56789

     sb = new StringBuffer(numbers);
     System.out.println(sb.reverse()); // 9876543210
     sb.reverse(); // Return the original order

     sb = new StringBuffer(numbers);
     System.out.println(sb.delete(5, 9)); // 012349
     System.out.println(sb.deleteCharAt(1)); // 02349
     System.out.println(sb.insert(1, "One")); // 0One2349
    }

優點：

1. 如同已經提到的，StringBuffer 是一個可變類，因此使用它不會產生與 String 相同數量的記憶體垃圾。因此，如果對字串進行大量修改，最好使用StringBuffer.

2. StringBuffer是一個線程安全的類別。它的方法是同步的，實例可以被多個執行緒同時使用。

缺陷：

一方面，線程安全是類別的優點，另一方面，它又是缺點。同步方法比非同步方法慢。這就是 StringBuilder 發揮作用的地方。讓我們弄清楚這是一個什麼樣的Java類別——StringBuilder，它有哪些方法以及它的特點是什麼。

字串生成器類

Java中的StringBuilder是一個表示字元序列的類別。除了線程安全性之外，它在各方面都與 StringBuffer 非常相似。StringBuilder 提供了類似 StringBuffer 的 API。讓我們使用一個已經熟悉的範例來示範這一點，將變數宣告從 StringBufer 替換為 StringBuilder：

public static void main(String[] args) {
    String numbers = "0123456789";

    StringBuilder sb = new StringBuilder(numbers);

    System.out.println(sb.substring(3)); //3456789
    System.out.println(sb.substring(4, 8)); //4567
    System.out.println(sb.replace(3, 5, "ABCDE")); //012ABCDE56789

    sb = new StringBuilder(numbers);
    System.out.println(sb.reverse()); //9876543210
    sb.reverse(); // Return the original order

    sb = new StringBuilder(numbers);
    System.out.println(sb.delete(5, 9)); //012349
    System.out.println(sb.deleteCharAt(1)); //02349
    System.out.println(sb.insert(1, "One")); //0One2349
}

唯一的區別是 StringBuffer 是線程安全的，並且它的所有方法都是同步的，而 StringBuilder 則不是。這是唯一的功能。Java中的StringBuilder由於方法的非同步性而比StringBuffer更快。因此，大多數情況下，除了多執行緒環境外，Java程式最好使用StringBuilder。我們在三個類別的比較表中總結了所有內容：

String、StringBuffer、StringBuilder

您可以在 JavaRush 課程的 Java 多執行緒任務的第二級中更詳細地研究該主題：

• 字串內部，子字串方法
• 字串生成器、字串緩衝區
• StringBuilder、StringBuffer 的任務