StringBuffer vs StringBuilder：線程安全與效能的取捨

核心差異一覽

為什麼要有 StringBuilder？

StringBuffer 早期為了線程安全，所有方法加 synchronized。但實際使用場景中，字串建構器多為 方法區域變數，不跨執行緒共享，同步完全多餘。JDK 5 引入 StringBuilder 移除同步，提供 2-3 倍效能提升。

典型使用模式

// 方法內部區域變數 → 單執行緒 → 用 StringBuilder
public String toString() {
    return new StringBuilder()
        .append("User{id=").append(id)
        .append(", name='").append(name).append('\'')
        .append(", email='").append(email).append('\'')
        .append('}').toString();
}

// 共享緩衝區（罕見） → 需線程安全 → 用 StringBuffer
// 或更佳：ThreadLocal / 並發容器

效能實測 (JMH 風格)

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)
public class StringBuilderBenchmark {
    @Benchmark
    public void stringBuffer() {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < 100; i++) sb.append("test");
    }

    @Benchmark
    public void stringBuilder() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < 100; i++) sb.append("test");
    }
}
// 典型結果：StringBuilder 約快 2-3 倍

String 不可變性補充

String 為 final class，內部 final char[] value（JDK 9+ 為 byte[] + coder）。每次拼接 s += "x" 都會建立新物件、複製陣列，循環中會產生大量暫存物件 → GC 壓力。StringBuilder 內部維護可擴充陣列，只在 toString() 時建立最終 String。

最佳實踐建議

1. 預設使用 StringBuilder：單執行緒字串建構、拼接、JSON/CSV 產出等。
2. 僅在共享可變字串緩衝區跨執行緒時用 StringBuffer：極少見，通常改用 ThreadLocal 或不可變設計。
3. 預估容量：new StringBuilder(estimatedSize) 減少擴容複製。
4. 避免在循環中使用 String +：編譯器會自動優化單條語句，但循環不會。

總結

StringBuilder 是 StringBuffer 的非同步替代品，針對單執行緒場景優化。理解「區域變數不共享」這一事實，是選擇正確工具的關鍵。現代代碼中，StringBuilder 應為首選。