Java 字符串處理全攻略：String、StringBuilder、常用方法與性能優化

String 本質

字符串本質是 char[]，但 Java 中雙引號聲明的字符串都是 String 對象，體現「一切皆對象」。String 為 final 類，不可變：任何修改操作都會創建新對象。

String vs StringBuilder vs StringBuffer

性能實測：10,000 次拼接

class StringTest {
    public static void main(String[] args) {
        String constStr = "";
        long t = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) constStr += i;
        System.out.println("String: " + (System.currentTimeMillis() - t) + "ms"); // ~300ms

        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        t = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) sb.append(i);
        System.out.println("StringBuilder: " + (System.currentTimeMillis() - t) + "ms"); // ~1ms
    }
}

結論：大量拼接必須用 StringBuilder (單線程) 或 StringBuffer (多線程)。

字符串常量池

JVM 維護一個字符串常量池。雙引號字面量或 intern() 會檢查池中是否存在相同字符串，存在則返回引用，否則創建並入池。

String s1 = "Hello";
String s2 = "Hello";           // 同一對象
String s3 = new String("Hello"); // 堆上新對象
System.out.println(s1 == s2);  // true
System.out.println(s1 == s3);  // false
System.out.println(s1.equals(s3)); // true

new String("Hello") 至少創建 2 個對象：池中 "Hello" + 堆上新對象。

核心方法速查

比較

• equals(Object)：內容比較（必須用此）。
• equalsIgnoreCase(String)：忽略大小寫。
• compareTo(String)：字典序比較 (實現 Comparable)。
• ==：引用比較（勿用於內容比較）。

查找與提取

• indexOf(str/char, fromIndex) / lastIndexOf：返回索引，-1 表未找到。
• contains(CharSequence)：是否包含子串。
• startsWith/endsWith(prefix/suffix)：前綴/後綴匹配。
• substring(begin, end)：提取子串 [begin, end)。JDK 7+ 會複製字符數組，不再共享。
• charAt(index)：單字符訪問。

分割與替換

• split(regex, limit)：正則分割。split("\\s+") 按空白字符分割。
• replace(oldChar, newChar) / replace(CharSequence, CharSequence)：字面量替換。
• replaceAll/replaceFirst(regex, replacement)：正則替換。

格式化與轉換

• String.format(fmt, args) / String.format(locale, fmt, args)：C 風格格式化。
• valueOf(primitive/object)：基本類型/對象轉字符串。
• toCharArray() / getBytes(charset)：轉字符/字節數組。
• trim() / strip() (JDK 11+)：去除首尾空白。

命令行參數

public static void main(String[] args) { // args[0] 為第一個參數，不含程序名
    for (String arg : args) System.out.println(arg);
}
// 執行: java MyClass Hello World
// 輸出: Hello / World

正則表達式應用

// 匹配 Email 簡易版
String emailRegex = "^[\\w.-]+@[\\w.-]+\\.\\w+$";
boolean valid = "test@example.com".matches(emailRegex); // true

// 使用 Pattern/Matcher 復用編譯
Pattern p = Pattern.compile("\\d+");
Matcher m = p.matcher("abc123def456");
while (m.find()) System.out.println(m.group()); // 123, 456

最佳實踐總結

1. 大量拼接用 StringBuilder (單線程) / StringBuffer (多線程)。
2. 內容比較永遠用 equals()。
3. 字面量優於 new String()（利用常量池）。
4. 頻繁用作 Map key / Set 元素時，字符串不可變性保證哈希值穩定。
5. 避免在循環中調用 substring 或 split 創建大量臨時對象，可預編譯 Pattern。
6. JDK 11+ 使用 strip(), isBlank(), lines() 等新方法。