java StringBuilder 和 StringBuffer 万字详解(深度讲解)

简介: java API专题——StringBuffer类和StringBuilder类。
  • StringBuffer类介绍和溯源
  • StringBuffer类常用构造器和常用方法
  • StringBuffer类 VS String类(重要)
  • 二者的本质区别(含内存图解)
  • 二者的相互转化
  • StringBuilder类介绍和溯源
  • StringBuilder类常用构造器和常用方法
  • String类,StringBuffer类,StringBuilder类总结

一、前言

本节内容是我们《API-常用类》专题的第三小节了。本节内容主要讲StringBuffer类和StringBuilder类, 内容包括但不限于 StringBuffer介绍和溯源 StringBuffer类构造器和常用方法 StringBuffer类和String类的比较及相互转化 ,以及 StringBuilder类和StringBuffer类的比较 等等。up希望通过这篇博文的知识分享,能够帮助大家快速上手并理解java StringBuffer类和StringBuilder类。 注意 : 代码中的注释也很重要 不要眼高手低,自己敲一遍才能知道怎么用 点击侧边栏目录或者文章开头的目录可以跳转 。良工不示人以朴,所有文章都会适时改进。大家如果有什么问题,都可以在评论区一块儿交流,或者私信up。 感谢阅读!

二、StringBuffer类介绍和溯源

1.介绍 :

在上一小节的String类中,我们提到,每个字符串对象都是常量。当我们创建一个字符串对象,并试图对其内容进行“增”,“删”,或者“改”的操作时,实际上原来的字符串对象已经丢弃了。jvm会重新创建一个字符串对象,并令其指向常量池中新的数据空间。所以,如果多次进行这些“增删改”的操作,会导致大量副本字符串对象遗留在内存中,降低效率。那我们如何解决这个问题?这便要引出我们的StringBuffer类和StringBuilder类。

StringBuffer类,指可变字符序列,用于构造字符串对象。其内部使用自动扩容的数组来操作字符串数据。StringBuffer类属于java.base模块,java.lang包下,如下图所示 :

image.png

2.溯源 :

我们先来看看StringBuffer类的源码,试试能不能从中找出一些蛛丝马迹。如下 :

image.png

可以看到,同String类一样,StringBuffer类也用了final关键字修饰,因此,StringBuffer类也不可被继承。我们再来看一下StringBuffer类的类图,如下 :

image.png

可以看到,StringBuffer类并没有像String类一样直接继承了Object类,而是直接继承自AbstractStringBuilder类。但它也像String类一样实现了多个接口,其中Serializable接口的实现使得StringBuffer类的对象可以串行化。串行化后对象可以进行网络传输,也可以保存到文件

但是,这时候可能就要有p小将(Personable小将,指风度翩翩的人)出来bb问了:你丫的,之前在String类的源码中,可以明明白白地看到“private final byte[] value”属性,并且源码中给出了注释——字符串在底层就是用这个字节数组来存储的。那你这StringBuffer类也没有见数组啥的属性,你上哪儿存储捏?

不愧是p小将,6。是的,与String类一个较大的不同点在于,StringBuffer类本身并没有用来存储字符串的容器。不急,刚刚在类图中我们也看见了,StringBuffer类直接继承自AbstractStringBuilder类,java这么牛逼的语言,不会让你凭空去继承这么一个类的。来看看父类的源码,如下 :

image.png

一看父类源码咱就懂了。唉哟,藏的还挺深儿滴。没错,父类AbstractStringBuilder源码中有byte[] value属性,并且源码中也明确给出了注释“The value is used for character storage.”,但与String类不同的是,该数组无final修饰!因此,字符串实际存放的位置是在堆内存中。这也从根本上解释了为什么StringBuffer是可变字符序列。

当然,我们也可以通过Debug找到更令人信服的证据,如下图所示 :

image.png

AbstractStringBuilder类中的byte[] value只是定义了一个字节数组,数组属于引用类型,默认指向为空(即null),但是当我们通过构造器来创建一个非空的StringBuffer类对象时,很明显在底层有一个”new“的操作。在java面向对象专题我们说过,new出来的对象都在堆内存中。

不止于此,如果我们是先构造一个空的StringBuffer类对象,再利用append方法向容器中添加字符串时,我们仍然可以通过Debug在底层源码中找到一个”new“的操作,如下图所示 :


image.png

大家有兴趣可以自己下来去Debug一下。诚然,底层很多东西我们现在都没法搞懂,我们还需要经历很长的学习之路。但是,只要你能大致的看懂源码,明白它是干什么的,你就能对外面显式的一些功能理解地更深,更透彻。因此,Debug这时候便显得越来越关键。(PS : 大家有兴趣可以去看看up 的Debug入门教学)


三、StringBuffer类常用构造器

1.StringBuffer()

构造一个不带字符的字符串缓冲区,其初始容量为16个字符。(这里提一嘴,“buffer”本身就是缓冲区,缓冲器,缓冲物“的意思。)

2.StringBuffer(int capacity)

构造一个不带字符,但具有指定初始容量的字符串缓冲区。即可对byte[] value的大小进行指定。

3.StringBuffer(String str)

构造一个字符串缓冲区,并将其内容初始化为指定字符串的内容。

4.演示

up以Constructor_类为演示类,代码如下 :

packagecsdn.knowledge.api.builder_buffer;
publicclassConstructor_ {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
//演示 : 演示StringBuffer类的常用构造器//1.StringBuffer()StringBufferstringBuffer_0=newStringBuffer();
System.out.println(stringBuffer_0.length());
System.out.println(stringBuffer_0);
System.out.println("----------");
//2.StringBuffer(int capacity)StringBufferstringBuffer_1=newStringBuffer(141);
System.out.println(stringBuffer_1.length());
System.out.println(stringBuffer_1);
System.out.println("----------");
//3.StringBuffer(String str)StringBufferstringBuffer_2=newStringBuffer("CSDN yyds!");
System.out.println(stringBuffer_2.length());
System.out.println(stringBuffer_2);
    }
}

运行结果 :

image.png

5.Debug

诚然,光看上面那破代码和一张糊弄人的输出结果出,我们无法直观看出三个构造器的区别,接下来up就以上面的代码为例,在第7行下一个断点,给大家把每个构造器的执行流程都Debug一下。注意:想想上面对每个构造器性质的描述,你应该知道你想在Debug过程中看到什么。

①第一个构造器Debug演示GIF图如下 :

image.png

②第二个构造器Debug演示GIF图如下 :

image.png

③第三个构造器Debug演示GIF图如下 :

image.png


四、StringBuffer  VS  String类(重要)

1.StringBuffer类与String类的比较 :

①String类保存的是 字符串常量 ,无法直接更改字符串本身的值。String类的每次更新实际上就是更改引用指向的地址,效率较低。

up给大家画了一张String类的内存图解,我们以下面代码为例 :

//仅作演示用,无实际意义publicstaticvoidmain(String[] args) {
Stringstr_0=newString("CSDN yyds");
str_0=newString("666");
str_0="Cyan";
}

内存图解如下 :

image.png

②StringBuffer保存的是 字符串变量 ,可以直接更改字符串本身的值。因为字符串变量在堆内存中,StringBuffer的每次更新实际上可以直接更新字符串的内容,不用每次更新地址,效率较高。只有在某些特殊情况下,比如说该数组预存的空间不足,需要扩容时,才创建新的对象。

up给大家画了一张StringBuffer类的内存图解,我们以下面代码为例 :

//仅作演示用,无实际意义publicstaticvoidmain(String[] args) {
StringBuffersf=newStringBuffer("csdnNB");
}

内存图解如下 :

image.png

2.StringBuffer类与String类的相互转化 :

①String ——> StringBuffer

方式一:

利用上面的第三个构造器——StringBuffer(String str)

eg :

StringBuffer stringBuffer_0 = new StringBuffer("CSDN yyds");

方式二:

利用上面的第一个构造器——StringBuffer(),再利用append方法向容器中添加字符(串)。

eg :

StringBuffer stringBuffer_1 = new StringBuffer();

stringBuffer_1.append("Cyan_RA9");

Δ演示 :

up以Exchange_0类为演示类,代码如下 :

packagecsdn.knowledge.api.builder_buffer;
publicclassExchange_0 {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
//演示 : String ——> StringBuffer//方式一 : StringBufferstringBuffer_0=newStringBuffer("CSDN yyds!");
System.out.println(stringBuffer_0);
//方式二 :StringBufferstringBuffer_1=newStringBuffer();
stringBuffer_1.append("Cyan_RA9");
System.out.println(stringBuffer_1);
    }
}

运行结果 :

image.png

②StringBuffer ——> String

方式一:

利用StringBuffer类提供的toString方法。

eg :

StringBuffer stringBuffer_0 = new StringBuffer("CSDN yyds");

String str_0 = stringBuffer.toString();

方式二:

利用String类提供的构造器,在形参列表中直接传入一个StringBuffer类对象。

eg :

StringBuffer stringBuffer_1 = new StringBuffer();

String str_1 = new String(stringBuffer_1);

Δ演示 :

up以Exchange_1类为演示类,代码如下 :

packagecsdn.knowledge.api.builder_buffer;
publicclassExchange_1 {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
//演示 : StringBuffer ——> String//方式一 :StringBufferstringBuffer=newStringBuffer("感谢大家阅读!");
Stringstr_0=stringBuffer.toString();
System.out.println(str_0);
//方式二 :Stringstr_1=newString(stringBuffer);
System.out.println(str_1);
    }
}

运行结果 :

image.png


五、StringBuffer类常用方法

0.前言

我们可以先在IDEA的类图中查看一下StringBuffer类中的方法,看看是个什么情况。如下GIF图所示 :

image.png

可以看到,光StringBuffer类中的方法就是巨**多了,而且旁边它爹的方法看着更多。因此,还是老规矩,up就把一些比较常见的,常用的方法比如说crud(增删改查)给大家分享出来,并给大家演示一下就好了。

1.int length()

该方法可以获取到当前StringBuffer容器中字符串的有效长度。

2.int capacity()

该方法可以返回当前容器的容量。

3.StringBuffer append(...)

该方法可以将传入的形参对应的字符串加入到当前容器中。(返回值为StringBuffer类型,可不做接收。)

4.StringBuffer delete(int start, int end)

该方法可以删除当前容器中指定序列部分的内容。传入的两个形参代表了删除的区间——[start, end),仍然是熟悉的前闭后开。(返回值为StringBuffer类型,可不做接收。)

5.StringBuffer replace(int start, int end, String str)

该方法可以将当前容器中指定序列部分的字符串替换为传入的str字符串。前两个形参的作用同delete方法的形参。最后一个形参代表你想最终替换成的字符串。(返回值为StringBuffer类型,可不做接收。)

6.StringBuffer reverse()

该方法可以将当前容器中的字符串反转顺序后再返回。(返回值为StringBuffer类型,可不做接收。)

7.StringBuffer insert(int offset, String str)

该方法可以在当前容器中字符串的指定索引处插入一段字符串,原字符串中的内容从该索引处自动后移。(返回值为StringBuffer类型,可不做接收。)

8.演示

up以Method_类为例,代码如下 :

packagecsdn.knowledge.api.builder_buffer;
publicclassMethod_ {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
//演示 : StringBuffer类常用方法//1 —— int length()StringBufferstrBuffer_0=newStringBuffer("CSDN yyds!");
System.out.println("当前字符串 = "+strBuffer_0);
System.out.println("当前容器中字符串的有效长度为:"+strBuffer_0.length());
System.out.println("============================================");
//2 —— int capacity()StringBufferstrBuffer_1=newStringBuffer(141);
System.out.println("当前容器的容量是:"+strBuffer_1.capacity());
System.out.println("============================================");
//3 —— StringBuffer append(...)StringBufferstrBuffer_2=newStringBuffer("大家好,");
strBuffer_2.append("我是练习时长两年半的java博主——");
strBuffer_2.append("Cyan_RA9——");
strBuffer_2.append(6666);
strBuffer_2.append(2333.333333);
System.out.println("strBuffer_2容器中字符串的内容 = "+strBuffer_2);
System.out.println("============================================");
//4 —— StringBuffer delete(int start, int end)StringBufferstrBuffer_3=newStringBuffer("小米,小红,小兰,小黑");
System.out.println("当前字符串 = "+strBuffer_3);
strBuffer_3.delete(0, 3);
System.out.println("删去索引为[0, 3)的字符串后,现在的字符串 = "+strBuffer_3);
System.out.println("============================================");
//5 —— StringBuffer replace(int start, int end, String str)StringBufferstrBuffer_4=newStringBuffer("大白 大黄 大哥 大狗");
System.out.println("当前字符串 = "+strBuffer_4);
strBuffer_4.replace(9, 11, "大猫");
System.out.println("将\"大狗\"替换成\"大猫\"后,现在的字符串 = "+strBuffer_4);
System.out.println("============================================");
//6 —— StringBuffer reverse()StringBufferstrBuffer_5=newStringBuffer("123456789");
System.out.println("当前字符串 = "+strBuffer_5);
strBuffer_5.reverse();
System.out.println("颠倒字符串的顺序后,现在的字符串 = "+strBuffer_5);
System.out.println("============================================");
//7 —— StringBuffer insert(int offset, String str)StringBufferstrBuffer_6=newStringBuffer("我叫,喜欢吃水果");
System.out.println("当前字符串 = "+strBuffer_6);
strBuffer_6.insert(2, "Cyan_RA9");
System.out.println("在索引为2处插入一段字符串后,现在的字符串 = "+strBuffer_6);
    }
}

运行结果 :

image.png


六、StringBuilder介绍和溯源

1.介绍

同StringBuffer一样,StringBuilder类也是一个可变的字符序列StringBuilder类提供与StringBuffer类兼容的API,因此两者在使用功能上非常相似,但是StringBuilder类不保证同步,因此StringBuilder类不是线程安全的

StringBuilder类被设计用作StringBuffer类的一个简易替换,用在字符缓冲区被单个线程使用的时候。但在实际开发中,由于StringBuilder类效率比StringBuffer类还要高。因此,建议在满足单线程的基础上,优先使用StringBuilder类。

StringBuilder类也属于java.base模块,java.lang包下,如下图所示 :

image.png

2.溯源

我们先来看看StringBuilder类的源码,看看有什么线索,如下所示 :

image.png

可以看到,StringBuilder类也被final关键字修饰,因此StringBuilder类不可被继承。我们再来看看StringBuilder类的类图,如下 :

image.png

大家可以通过侧边栏跳转回StringBuffer类的类图看看,up表示,不能说一模一样,但至少是完全相同😋。很明显,这俩是难兄难弟。同样的,StringBuilder类也实现了Serializable接口,使得StringBuilder类对象串行化,串行化后,对象可以进行网络传输,也可以保存到文件。同样的,StringBuilder类也继承了AbstractStringBuilder类,那自然也是在AbstractStringBuilder类中的byte[] value中来保存字符串的。


七、StringBuilder类常用构造器

1.StringBuilder()

构造一个不带字符的字符串缓冲区,其初始容量为16个字符。

2.StringBuilder(int capacity)

构造一个不带字符,但具有指定初始容量的字符串缓冲区。即可对byte[] value的大小进行指定。

3.StringBuilder(String str)

构造一个字符串缓冲区,并将其内容初始化为指定字符串的内容。

4.演示

up以Constructor_EX类为演示类,代码如下 :

packagecsdn.knowledge.api.builder_buffer.builder;
publicclassConstructor_EX {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
//演示 : StringBuilder类常用构造器//1 —— StringBuilder()StringBuildersb_0=newStringBuilder();
System.out.println("当前sb_0容器的容量 = "+sb_0.capacity());
System.out.println("当前sb_0容器内字符串的有效长度 = "+sb_0.length());
System.out.println("---------------------");
//2 —— StringBuilder(int capacity)StringBuildersb_1=newStringBuilder(141);
System.out.println("当前sb_1容器的容量 = "+sb_1.capacity());
System.out.println("当前sb_1容器内字符串的有效长度 = "+sb_1.length());
System.out.println("---------------------");
//3 —— StringBuilder(String str)StringBuildersb_2=newStringBuilder("CSDN yyds!");
System.out.println("当前sb_2容器的容量 = "+sb_2.capacity());
System.out.println("当前sb_2容器内字符串的有效长度 = "+sb_2.length());
    }
}

运行结果 :

image.png


八、StringBuilder类常用方法

0.前言

由于StringBuilder类使用和StringBuffer类兼容的API,因此,这两者的常用方法基本相同。至少上文中StringBuffer类的7个常用方法均可以在StringBuilder类的API文档中查找到。而且,有些眼尖的小伙伴儿刚刚可能已经发现了,StringBuilder的三个常用构造器与StringBuffer类的如出一辙。这也是up为什么没有再给出StringBuilder类构造器的Debug测试。因为就算你Debug一下,也会发现它们底层其实都一样。有兴趣的小伙伴儿们可以自己下去Debug一下。

因为两者的常用方法都一样,基本上就换了个名字,因此up也不全演示一遍了,就挑几个典型的给大家演示一下,过过眼就行,防止影响大家阅读体验。(绝b不是因为我懒!

1.演示 :

up以Method_EX为演示类,代码如下 :

packagecsdn.knowledge.api.builder_buffer.builder;
publicclassMethod_EX {
publicstaticvoidmain(String[] args) {
//演示 : StringBuilder类常用方法StringBuildersb=newStringBuilder("12345");
System.out.println("当前字符串 = "+sb);
sb.reverse();
System.out.println("颠倒后的字符串 = "+sb);
sb.append(123);
sb.append("哈哈哈");
sb.append(666.666);
sb.append("牛逼!");
System.out.println("增加后的字符串 = "+sb);
sb.delete(0, sb.length());
System.out.println("全部删光光!当前字符串 = "+sb);
    }
}

运行结果 :

image.png


九、String类,StringBuffer类,StringBuilder类总比较

String : 不可变字符序列,效率低,但是复用率高。 StringBuffer : 可变字符序列,效率较高,且线程安全。 StringBuilder : 可变字符序列,效率最高,但线程不安全。 String : 适用于字符串很少被修改,且被多个对象引用的情况,比如定义数据库的IP信息,配置信息等。 StringBuffer : 适用于存在大量修改字符串的情况,且满足 多线程 条件。 StringBuilder : 适用于存在大量修改字符串的情况,且满足 单线程 条件。

十、总结

🆗 ,以上就是关于StringBuffer类和StringBuilder类的全部内容了。希望这篇博文的内容分享,可以帮助大家对这对难兄难弟有进一步的认识。同时,关于StringBuffer类的一些底层,up做了较为宽泛的介绍。并且,还对String类,StringBuffer类和StringBuilder类这三个作了比较。我们也再次体会到了Debug的乐趣和重要性 😆 。API专题的下一小节,up准备来讲讲常用类Math类 和 System类,我们不见不散。 感谢阅读!
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