#Java基础 #字符串处理 #性能优化 #面试必备

一、核心区别：线程安全与性能取舍

二、底层原理揭秘

1. 继承关系

public final class StringBuffer
    extends AbstractStringBuilder
    implements Serializable, Comparable, CharSequence

public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence

两者共享同一父类AbstractStringBuilder，底层均使用可扩容的char数组实现。

2. 扩容机制

• 初始容量：16字符
• 扩容规则：新容量 = (原容量 * 2) + 2
• 触发条件：当前长度+新内容长度 > 当前容量

三、常用方法实战（两者API完全一致）

1. 初始化与容量控制

// 指定初始容量（避免频繁扩容）
StringBuilder sb = new StringBuilder(100);

// 获取当前容量
int capacity = sb.capacity();

// 主动扩容
sb.ensureCapacity(200);

2. 增删改查操作

// 追加内容（支持链式调用）
sb.append("Hello").append(" ").append(2024);

// 指定位置插入
sb.insert(5, " World");  // Hello World 2024

// 删除子串
sb.delete(0, 6);  // World 2024

// 替换内容
sb.replace(6, 10, "Java");  // World Java

// 反转字符串
sb.reverse();  // avaJ dlroW

// 清空缓冲区
sb.setLength(0);

3. 字符串转换

// 转String对象
String result = sb.toString();

// 截取子串（不影响原对象）
String sub = sb.substring(0, 5);

// 获取指定位置字符
char ch = sb.charAt(2);

四、性能对比测试

public class PerformanceTest {
    public static void main(String[] args) {
        int loopCount = 100000;

        // StringBuilder测试
        long start1 = System.nanoTime();
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < loopCount; i++) {
            sb.append(i);
        }
        long time1 = System.nanoTime() - start1;

        // StringBuffer测试
        long start2 = System.nanoTime();
        StringBuffer sf = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < loopCount; i++) {
            sf.append(i);
        }
        long time2 = System.nanoTime() - start2;

        System.out.printf("StringBuilder耗时：%.2fms%n", time1/1e6);
        System.out.printf("StringBuffer耗时：%.2fms%n", time2/1e6);
    }
}

/* 典型输出：
   StringBuilder耗时：3.15ms
   StringBuffer耗时：8.74ms */

五、开发最佳实践

1. 单线程环境必选StringBuilder 循环体内字符串拼接、日志构建等场景优先使用。
2. 预估初始容量 避免频繁扩容，提升性能：

// 错误示范：默认容量16
StringBuilder sb = new StringBuilder();

// 正确做法：预估最终长度
StringBuilder sb = new StringBuilder(1024);

3. 避免与String混用

错误示例：

String str = "";
for (int i=0; i<10000; i++) {
    str += i;  // 每次循环创建新StringBuilder对象
}

正确优化：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i=0; i<10000; i++) {
    sb.append(i);
}
String str = sb.toString();

六、高频面试题解析

Q1：为什么StringBuilder比StringBuffer快？ 省去synchronized同步锁的开销，减少线程竞争带来的性能损耗。

Q2：两者是否都实现Serializable接口？ 是，但实际序列化时需要自定义writeObject/readObject方法处理char数组。

Q3：如何实现线程安全的StringBuilder？ 方案一：使用
Collections.synchronizedList包装 方案二：自定义同步方法（不推荐，应直接使用StringBuffer）

七、总结选择策略