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Java StringBuffer 深度解析：線程安全的可變字符串核心 API 與性能優化實戰

編輯：Java 綜合教學

StringBuffer vs String vs StringBuilder 核心差異

特性	String	StringBuffer	StringBuilder
可變性	不可變	可變	可變
線程安全	不可變天然安全	同步方法，安全	非同步，不安全
性能	頻繁修改差	中等	單線程最優
適用場景	常量、少量拼接	多線程頻繁修改	單線程頻繁修改

StringBuffer 初始化與轉換

// 空緩衝區，默認容量 16
StringBuffer sb1 = new StringBuffer();

// 指定初始內容
StringBuffer sb2 = new StringBuffer("abc");

// 指定初始容量（避免擴容開銷）
StringBuffer sb3 = new StringBuffer(100);

// 相互轉換
String str = "hello";
StringBuffer sb4 = new StringBuffer(str);  // String → StringBuffer
String str2 = sb4.toString();              // StringBuffer → String

核心修改操作方法詳解

1. append() - 高效拼接

StringBuffer sql = new StringBuffer();
sql.append("SELECT * FROM user WHERE ")
   .append("name = '").append(userName).append("'")
   .append(" AND pwd = '").append(password).append("'");

鏈式調用返回 this，避免創建中間 String 對象，SQL 拼接首選。

2. insert() - 指定位置插入

StringBuffer sb = new StringBuffer("TestString");
sb.insert(4, "False"); // 結果: "TestFalseString"

3. delete() / deleteCharAt() - 刪除操作

sb.delete(1, 4);        // 刪除索引 [1,4) 區間字符
sb.deleteCharAt(0);     // 刪除指定索引單字符

4. reverse() - 反轉

new StringBuffer("abc").reverse(); // "cba"

5. setCharAt() / replace() - 修改替換

sb.setCharAt(1, 'D');           // 單字符替換
sb.replace(0, 3, "XYZ");        // 區間替換

6. trimToSize() - 釋放多餘容量

將底層字符數組縮減至當前長度，釋放未使用內存。

性能優化關鍵點

預估容量：new StringBuffer(estimatedSize) 減少擴容複製
避免 toString() 後繼續修改：toString() 可能共享底層數組，後續修改觸發複製
單線程場景優先 StringBuilder：無同步開銷，性能提升 10-15%
大量拼接考慮 CharArrayWriter：更底層的字符緩衝流

源碼級理解：擴容機制

// 簡化版擴容邏輯
private void expandCapacity(int minimumCapacity) {
    int newCapacity = (value.length + 1) * 2;
    if (newCapacity < minimumCapacity) newCapacity = minimumCapacity;
    if (newCapacity < 0) throw new OutOfMemoryError();
    value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
}

每次擴容約為 2 倍，預設初始 16 字符，頻繁擴容會產生大量臨時數組增加 GC 壓力。