怎么使用Java中的StringBuffer完成替換字符

# 怎么使用Java中的StringBuffer完成替換字符

## 目錄
1. [StringBuffer概述](#stringbuffer概述)
2. [StringBuffer核心方法解析](#stringbuffer核心方法解析)
3. [替換字符的5種實現方式](#替換字符的5種實現方式)
4. [性能對比與最佳實踐](#性能對比與最佳實踐)
5. [實際應用場景](#實際應用場景)
6. [常見問題解答](#常見問題解答)

---

## StringBuffer概述

### 基本特性
StringBuffer是Java中用于處理可變字符串的關鍵類，與String類最大的區別在于其**內容可變性**和**線程安全性**。當需要進行頻繁的字符串修改操作時，使用StringBuffer能顯著提升性能（相比String的不可變特性）。

```java
StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");
sb.append(" World"); // 直接修改原對象

與StringBuilder的對比

StringBuffer核心方法解析

初始化方式

// 方式1：默認容量(16)
StringBuffer sb1 = new StringBuffer();  

// 方式2：指定初始容量
StringBuffer sb2 = new StringBuffer(100);  

// 方式3：基于字符串初始化
StringBuffer sb3 = new StringBuffer("Initial");

關鍵方法說明

1. append() - 追加內容

   sb.append("123").append(true);
   

2. insert() - 在指定位置插入

   sb.insert(2, "INSERT");
   

3. delete() - 刪除子串

   sb.delete(1, 3); // 刪除[1,3)區間
   

4. reverse() - 反轉字符串

   sb.reverse();
   

替換字符的5種實現方式

方法1：setCharAt()直接替換

StringBuffer sb = new StringBuffer("ABCDE");
sb.setCharAt(2, 'X'); // 結果：ABXDE

• 特點：只能替換單個字符
• 時間復雜度：O(1)

方法2：replace()區間替換

sb.replace(1, 4, "1234"); 
// 原內容：ABXDE → 結果：A1234E

• 參數說明：
  • start: 起始索引（包含）
  • end: 結束索引（不包含）
  • str: 替換字符串

方法3：delete()+insert()組合

sb.delete(1, 3).insert(1, "NEW");

• 適用場景：需要先刪除后插入的復雜替換

方法4：正則表達式替換

String result = sb.toString().replaceAll("\\d", "*");
sb = new StringBuffer(result);

• 注意：需要轉換為String操作

方法5：循環遍歷替換

for(int i=0; i<sb.length(); i++){
    if(sb.charAt(i) == 'A'){
        sb.setCharAt(i, 'Z');
    }
}

性能對比與最佳實踐

基準測試對比（單位：納秒）

最佳實踐原則

1. 單字符替換：優先使用setCharAt()
2. 區間替換：直接使用replace()
3. 批量操作：盡量復用StringBuffer對象
4. 線程安全需求：多線程環境必須使用StringBuffer

內存優化技巧

// 預先分配足夠容量
StringBuffer sb = new StringBuffer(1024); 

// 清空緩沖區復用對象
sb.setLength(0); 

實際應用場景

案例1：敏感信息脫敏

public static String maskSensitiveInfo(String input) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer(input);
    for(int i=3; i<sb.length()-4; i++){
        sb.setCharAt(i, '*');
    }
    return sb.toString();
}
// 輸入："信用卡號：6225888812345678" 
// 輸出："信用卡號：622**********5678"

案例2：模板內容填充

String template = "尊敬的{name}，您的訂單{orderId}已發貨";
StringBuffer sb = new StringBuffer(template);

int nameIndex = sb.indexOf("{name}");
sb.replace(nameIndex, nameIndex+6, "張三");

int orderIndex = sb.indexOf("{orderId}");
sb.replace(orderIndex, orderIndex+9, "NO20230815");

案例3：SQL語句動態構建

StringBuffer sql = new StringBuffer("SELECT * FROM users WHERE 1=1");
if(StringUtils.isNotBlank(name)){
    sql.append(" AND name LIKE '%").append(name).append("%'");
}
if(minAge != null){
    sql.append(" AND age >= ").append(minAge);
}

常見問題解答

Q1：StringBuffer是否線程絕對安全？

雖然StringBuffer的方法都是synchronized修飾的，但復合操作仍需要額外同步：

// 線程不安全的復合操作
if(sb.length() > 0){
    sb.deleteCharAt(0); // 可能被其他線程打斷
}

// 正確做法
synchronized(sb){
    if(sb.length() > 0){
        sb.deleteCharAt(0);
    }
}

Q2：如何避免索引越界異常？

// 安全的替換寫法
int index = sb.indexOf("old");
if(index != -1){
    sb.replace(index, index+"old".length(), "new");
}

Q3：超大字符串處理建議

當處理超過1MB的字符串時： 1. 使用ensureCapacity()預分配內存 2. 考慮分塊處理 3. 對于純ASCII內容，可改用char[]數組操作

Q4：與String互轉的性能損耗

// 低效做法（每次創建新對象）
sb = new StringBuffer(str);

// 高效做法（復用對象）
sb.setLength(0);
sb.append(str);

總結

StringBuffer提供了豐富的字符替換方法，開發者應根據具體場景選擇最合適的操作方式。關鍵點總結： 1. 簡單字符替換 → setCharAt() 2. 區間替換 → replace() 3. 復雜模式替換 → 轉為String處理 4. 多線程環境 → 注意復合操作的同步 5. 性能敏感場景 → 預分配容量、避免頻繁轉換 “`