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Java StringBuilder 完整 API 指南：核心方法、效能優化、線程不安全特性與實戰範例

編輯：Java 相關知識

一、StringBuilder 核心定位

可變字串：內部 `char[]` / `byte[]` (JDK 9+ Compact Strings) 陣列，支援動態擴容
非執行緒安全：無 `synchronized`，單執行緒效能優於 StringBuffer
繼承體系：AbstractStringBuilder → StringBuilder / StringBuffer
預設容量：16 字元，或 `參數長度 + 16`

二、核心方法分類速查

分類	方法	說明
建構子	`StringBuilder()`	容量 16
	`StringBuilder(int capacity)`	指定初始容量
	`StringBuilder(String str)`	內容初始化，容量 str.length()+16
	`StringBuilder(CharSequence cs)`	CharSequence 來源
新增	`append(...)`	尾部追加，支援所有基本型別、物件、CharSequence、陣列切片
	`appendCodePoint(int cp)`	追加 Unicode 碼點
	`insert(int offset, ...)`	指定位置插入，支援同 append 所有型別
	重點：所有 append/insert 返回 `this`，支援鏈式調用
	刪除	`delete(int start, int end)`	刪除 [start, end) 區間
		`deleteCharAt(int index)`	刪除單一字元
返回 `this`
修改		`replace(int start, int end, String str)`	區間替換
		`setCharAt(int index, char ch)`	單一字元替換
	`setLength(int newLength)`	截斷或擴展（補 \0）
查詢	`charAt(int index)`	單一字元
	`indexOf(String str)` / `indexOf(String str, int fromIndex)`	正向搜尋
	`lastIndexOf(String str)` / `lastIndexOf(String str, int fromIndex)`	反向搜尋
	`substring(int start)` / `substring(int start, int end)`	返回新 String
	`subSequence(int start, int end)`	返回 CharSequence
其他	`reverse()`	反轉序列，返回 `this`
	`capacity()`	當前容量
	`length()`	當前長度
`trimToSize()`	容量縮減至長度
`toString()`	生成新 String（複製內容）

三、實戰範例：核心 API 演示

1. 鏈式構建 SQL

StringBuilder sql = new StringBuilder(128);
sql.append("SELECT ")
   .append("id, name, email ")
   .append("FROM users ")
   .append("WHERE status = ")
   .append(1)
   .append(" AND created_at > '")
   .append(LocalDate.now().minusDays(30))
   .append("'");
System.out.println(sql); // 直接列印會呼叫 toString()

2. 高效字串拼接（避免 + 產生大量中間物件）

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    sb.append("Item ").append(i).append('\n');
}
String result = sb.toString(); // 僅一次物件建立

3. 插入與替換

StringBuilder sb = new StringBuilder("HelloWorld");
sb.insert(5, ", ");      // "Hello, World"
sb.replace(0, 5, "Hi");  // "Hi, World"
sb.setCharAt(0, 'h');    // "hi, World"

4. 反轉與搜尋

StringBuilder sb = new StringBuilder("racecar");
sb.reverse(); // "racecar" (回文)
System.out.println(sb.indexOf("cec")); // 2
System.out.println(sb.lastIndexOf("a")); // 4

四、效能優化關鍵

場景	建議	原因
大量拼接	預估長度建構子 `new StringBuilder(estimatedSize)`	避免多次擴容複製陣列
循環拼接	循環外建立 StringBuilder，循環內 append	避免每次迴圈 new 物件
最終輸出	僅呼叫一次 `toString()`	每次 toString() 都複製陣列
多執行緒	改用 `StringBuffer` 或 `ThreadLocal`	StringBuilder 非執行緒安全