String、StringBuffer和StringBuilder的使用方法

　　前言

　　相信很多程序員在使用String、StringBuilder和StringBuffer的時候都知道怎么使用，卻并不會去看其原理，

　　在學習這三個類之前先認識一下CharSequence接口和Appendable接口：

　　CharSequence接口，出自于JDK1.4，有如下幾個常用的方法：

　　int length(); 返回字符序列長度

　　char charAt(int index); 返回字符序列在指定索引處的字符

　　CharSequence subSequence(int start, int end); 截取字符序列從索引start到end之間的值。包括start不包括end。例如：長度為5的字符序列“12345”，截圖0到3的值為“123”，即真正的返回值為索引start到end-1之間的值。

　　Appendable接口，出自JDK1.5，有如下幾個常用方法：

　　Appendable append(CharSequence csq) throws IOException; 拼接字符序列

　　Appendable append(CharSequence csq, int start, int end) throws IOException; 拼接字符序列指定區間內的字符序列，包括start不包括end。即真正拼接的值為索引start到end-1之間的值。

　　Appendable append(char c) throws IOException; 拼接字符

　　概括

　　String類是字符串常量，是不可更改的常量。而StringBuffer是字符串變量，它的對象是可以擴充和修改的。

　　StringBuffer類的構造函數

　　public StringBuffer()

　　創建一個空的StringBuffer類的對象。

　　public StringBuffer( int length )

　　創建一個長度為 參數length 的StringBuffer類的對象。

　　注意:如果參數length小于0，將觸發NegativeArraySizeException異常。

　　public StringBuffer( String str )

　　用一個已存在的字符串常量來創建StringBuffer類的對象。

　　StringBuffer類

　　StringBuffer類，繼承AbstractStringBuilder，實現Serializable序列化，操作上是線程安全的，線程安全的原因就是該類進行數據操作的相關方法都加了synchronized關鍵字，而StringBuilder則都沒有加。

　　toStringCache變量：使用transient修飾，不參與序列化，作為toString方法緩存用

　　默認構造器：調用父類構造器，傳遞一個默認的長度值16，父類構造器創建一個長度為16的字符數組;

　　參數為int的構造器：參數為int的構造器意思是構造一個指定長度的字符數組

　　參數為String和CharSequence的構造器：會構造一個長度為(16+CharSequence字符長度)或者(16+String字符串長度)的字符數組。然后再拼接一下參數中的字符或者字符串，如果參數為null會拋出空指針異常(NullPointerException)。

　　length方法：返回實際數據長度

　　capacity方法：返回父類構造器的字符數組長度

　　public final class StringBuffer extends AbstractStringBuilder

　　implements java.io.Serializable, CharSequence{

　　private transient char[] toStringCache;

　　/** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */

　　static final long serialVersionUID = 3388685877147921107L;

　　public StringBuffer() {

　　super(16);

　　}

　　public StringBuffer(int capacity) {

　　super(capacity);

　　}

　　public StringBuffer(String str) {

　　super(str.length() + 16);

　　append(str);

　　}

　　public StringBuffer(CharSequence seq) {

　　this(seq.length() + 16);

　　append(seq);

　　}

　　@Override

　　public synchronized int length() {

　　return count;

　　}

　　@Override

　　public synchronized int capacity() {

　　return value.length;

　　}

　　接下來看一看一些相關操作的方法：

　　可以看到如拼接，插入，刪除，替換之類的操作都是調用父類的方法，并且返回的是調用該方法的類對象，這就表明StringBuffer類在進行數據改變的操作后返回類對象本身，原因就是父類中儲存數據的字符數組value沒有final所修飾，所以可以做到修改數據而不改變類對象。

　　而String類中儲存數據的字符數組變量value是被final修飾的，也就說明無法對String類對象的值進行直接的修改，所以對其進行數據改變操作的返回值都是new String(XXX),也就是每個返回值都是一個新的String對象，所以String類不適合大量的數據值改變的操作。

　　toStringCache變量：只有在調用toString方法的時候給予賦值操作，臨時儲存數據，然后轉換為Sting對象當做返回值。而每次對數據進行改變的時候都會重置變量值，保證每次toString之前該變量都是空。

　　@Override

　　public synchronized StringBuffer append(String str) {

　　toStringCache = null;

　　super.append(str);

　　return this;

　　}

　　@Override

　　public synchronized StringBuffer delete(int start, int end) {

　　toStringCache = null;

　　super.delete(start, end);

　　return this;

　　}

　　@Override

　　public synchronized StringBuffer replace(int start, int end, String str) {

　　toStringCache = null;

　　super.replace(start, end, str);

　　return this;

　　}

　　@Override

　　public synchronized StringBuffer insert(int index, char[] str, int offset,

　　int len)

　　{

　　toStringCache = null;

　　super.insert(index, str, offset, len);

　　return this;

　　}

　　@Override

　　public int indexOf(String str) {

　　// Note, synchronization achieved via invocations of other StringBuffer methods

　　return super.indexOf(str);

　　}

　　@Override

　　public synchronized int indexOf(String str, int fromIndex) {

　　return super.indexOf(str, fromIndex);

　　}

　　@Override

　　public int lastIndexOf(String str) {

　　// Note, synchronization achieved via invocations of other StringBuffer methods

　　return lastIndexOf(str, count);

　　}

　　@Override

　　public synchronized int lastIndexOf(String str, int fromIndex) {

　　return super.lastIndexOf(str, fromIndex);

　　}

　　@Override

　　public synchronized StringBuffer reverse() {

　　toStringCache = null;

　　super.reverse();

　　return this;

　　}

　　@Override

　　public synchronized String toString() {

　　if (toStringCache == null) {

　　toStringCache = Arrays.copyOfRange(value, 0, count);

　　}

　　return new String(toStringCache, true);

　　}

　　StringBuilder類

　　StringBuilder類和StringBuffer差不多，少了一個toStringCache變量，所以的操作方法都沒有添加sybchronized關鍵字，所以StringBuilder是線程不安全的類。就不多說了哈(*^▽^*)。

　　AbstractStringBuilder

　　AbstractStringBuilder產于JDK1.5，實現Appendable接口和CharSequence接口

　　該類只能被繼承，有兩個子類StringBuffer和StringBuilder，會默認調用有參構造器，指定初始化的字符串數據長度

　　value： 實例化時創建出來的字符數組

　　count： 實際數據包含的字符的長度

　　length方法：返回實際數據包含的字符的長度

　　capacity方法：返回字符數組的大小

　　代碼如下：

　　abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {

　　char[] value;

　　int count;

　　AbstractStringBuilder() {

　　}

　　AbstractStringBuilder(int capacity) {

　　value = new char[capacity];

　　}

　　@Override

　　public int length() {

　　return count;

　　}

　　public int capacity() {

　　return value.length;

　　}

　　數據儲存空間操作相關方法：

　　ensureCapacityInternal：每次進行數據改變操作之前都會調用的方法，其意在于確保數組變量value有能力承受接下來的改變，說白了就是對數據操作的之前改變字符數組大小，使其容量能足夠接下來的操作使用而不出現錯誤。

　　MAX_ARRAY_SIZE：私有靜態常量，值為 Integer.MAX_VALUE - 8，按照文檔翻譯來說，就是字符數組的最大容量，但是卻沒有達到Integer的最大值，原因是某些JVM虛擬機會在一個數組中保留一些標題詞，如果強行嘗試區分配超過這個容量的數組可能會導致拋出異常OutOfMemoryError：請求的數組大小超過VM限制。

　　newCapacity：重新設置字符數組的容量，并作為返回值。參數表示字符數組的最小容量，首先要知道字符串數組初始長度為16，擴容方式為原字符數組長度左移一位后再加2(原字符數組長度乘以2，再加2)。該方法就是比較一次擴容后value長度值newCapacity和參數指定的最小值minCapacity，如果一次擴容滿足最小值需求，則使用newCapacity，如果不滿于則直接使用minCapacity并且賦值于newCapacity，最后判斷minCapacity的大小是否大于0并小于指定的MAX_ARRAY_SIZE的值，如果滿足則返回minCapacity的值，如果不滿足則表示要求的最小值超過了建議的最大值容量，那將把minCapacity傳遞給為hugeCapacity方法，并以該方法的返回值作為本方法的返回值，如下。鄭州專業婦科醫院 http://www.hnzzkd.com/

　　hugeCapacity：如果參數給定值超過Integer的類型最大值，拋出內存溢出異常，如果小于Integer的最大值，則和AbstractStringBuilder類的建議值對比，哪一個值大，則使用哪一個值作為返回值。

　　trimToSize：去除多余的數組儲存空間，提高空間利用率。比較數組空間value的大小和實際數據count大小，如果實際數據元素小于value，則表示實際數據并未占滿分配的空間，調用Arrays.copyOf方法把value中的空間鋪滿，返回鋪滿后的value值，

　　setLength：設置當前序列的長度為指定的參數長度newLength，如果當前序列的長度超出指定長度newLength，就把已有序列的前面長度為newLength的字符拷貝到新字符序列里，多出來的一部分舍棄。如果不超過newLegth，原有數據不變，就把缺少的幾個位置的數據設置為空字符。

　　private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {

　　// overflow-conscious code

　　if (minimumCapacity - value.length > 0) {

　　value = Arrays.copyOf(value,

　　newCapacity(minimumCapacity));

　　}

　　}

　　private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

　　private int newCapacity(int minCapacity) {

　　// overflow-conscious code

　　int newCapacity = (value.length << 1) + 2;

　　if (newCapacity - minCapacity < 0) {

　　newCapacity = minCapacity;

　　}

　　return (newCapacity <= 0 || MAX_ARRAY_SIZE - newCapacity < 0)

　　? hugeCapacity(minCapacity)

　　: newCapacity;

　　}

　　private int hugeCapacity(int minCapacity) {

　　if (Integer.MAX_VALUE - minCapacity < 0) { // overflow

　　throw new OutOfMemoryError();

　　}

　　return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE)

　　? minCapacity : MAX_ARRAY_SIZE;

　　}

　　public void trimToSize() {

　　if (count < value.length) {

　　value = Arrays.copyOf(value, count);

　　}

　　}

　　public void setLength(int newLength) {

　　if (newLength < 0)

　　throw new StringIndexOutOfBoundsException(newLength);

　　ensureCapacityInternal(newLength);

　　if (count < newLength) {

　　Arrays.fill(value, count, newLength, '\0');

　　}

　　count = newLength;

　　}

　　接下來看一下實際的數據操作，這里以最常用的拼接和替換為例：

　　appendNull：先擴容，然后依次拼接字符n u l l，拼接的同時進行count++;

　　append：先判斷字符串是否為null，如果是執行appendNull，如果不是空，則獲取目標對象的長度，然后進行擴容，然后把目標對象拷貝到value的后面。然后更新數據的大小count。返回類對象

　　replace：先判斷一系列索引越界問題，如果都沒問題檢查end是否超出count，超出了則修改end的值為count，獲取目標字符串的長度，計算經過替換后的數據長度。原長度減去要被替換的長度加上要替換成的字符串長度：count-(end-start)+len。計算完成后更新字符數組大小，拷貝字符后更新count的值。返回類對象

　　private AbstractStringBuilder appendNull() {

　　int c = count;

　　ensureCapacityInternal(c + 4);

　　final char[] value = this.value;

　　value[c++] = 'n';

　　value[c++] = 'u';

　　value[c++] = 'l';

　　value[c++] = 'l';

　　count = c;

　　return this;

　　}

　　public AbstractStringBuilder append(String str) {

　　if (str == null)

　　return appendNull();

　　int len = str.length();

　　ensureCapacityInternal(count + len);

　　str.getChars(0, len, value, count);

　　count += len;

　　return this;

　　}

　　public AbstractStringBuilder replace(int start, int end, String str) {

　　if (start < 0)

　　throw new StringIndexOutOfBoundsException(start);

　　if (start > count)

　　throw new StringIndexOutOfBoundsException("start > length()");

　　if (start > end)

　　throw new StringIndexOutOfBoundsException("start > end");

　　if (end > count)

　　end = count;

　　int len = str.length();

　　int newCount = count + len - (end - start);

　　ensureCapacityInternal(newCount);

　　System.arraycopy(value, end, value, start + len, count - end);

　　str.getChars(value, start);

　　count = newCount;

　　return this;

　　}

　　public AbstractStringBuilder delete(int start, int end) {

　　if (start < 0)

　　throw new StringIndexOutOfBoundsException(start);

　　if (end > count)

　　end = count;

　　if (start > end)

　　throw new StringIndexOutOfBoundsException();

　　int len = end - start;

　　if (len > 0) {

　　System.arraycopy(value, start+len, value, start, count-end);

　　count -= len;

　　}

　　return this;

　　}