在编程中，字符串是不可避免的。不管是打印日志，拼接URL，还是构建复杂的HTML页面，字符串都是必不可少的元素。然而，字符串不同于数值变量，它是一个不可变的对象。因此，添加和删除字符都会涉及到分配新的内存空间。这就是为什么对于频繁修改的字符串，使用字符串连接符`+`是低效的原因之一。

Java提供了一个用于构建字符串的类`StringBuilder`。它是一个可变的对象，可以添加、删除、插入和替换字符。当字符串需要频繁修改时，使用`StringBuilder`比使用`String`连接符`+`效率要高很多。显然，`StringBuilder`相比`String`更具可变性、可读性和灵活性。因此，如果你希望在Java中创建高效的字符串，那么你应该熟练掌握`StringBuilder`。

本文将为你提供使用`StringBuilder`构建高效字符串的技巧和最佳实践。

一、StringBuilder的基本操作

在`StringBuilder`中，最常用的操作是添加字符。在`String`中，使用连接符`+`拼接字符串很容易产生性能问题，这时可以使用`StringBuilder`中的`append()`方法，如下所示：

```

StringBuilder sb = new StringBuilder();

sb.append("Hello");

sb.append(" ");

sb.append("world");

```

使用`append()`方法添加字符串时，如果字符串为`null`，将会添加一个字符串`"null"`。

你也可以通过把其他类型的对象（比如整型或bool）或字符串添加到`StringBuilder`中，用于构建一个字符串：

```

int age = 30;

StringBuilder sb = new StringBuilder();

sb.append("My age is ");

sb.append(age);

sb.append(".");

```

除了添加字符，你还可以在指定位置插入字符，将字符替换为另一个字符，并在指定位置删除字符。例如，下面的代码演示如何用替换的方式删除字符：

```

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello world");

sb.replace(5, 6, "");

```

字符串`"Hello world"`中的第6个字符是一个空格，通过`replace()`方法将其替换为一个空字符串，就可以将空格删除了。

删除字符的另一种方法是使用`delete()`：

```

StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello world");

sb.delete(5, 6);

```

使用`delete()`方法是非常简单直接的。它会删除`start`和`end`之间的字符，但不包括`end`位置的字符。

二、StringBuilder的链式调用

当你需要通过`StringBuilder`添加多个字符串或其他类型的对象，可以链式调用`append()`，这样你可以更清晰地表达你的意图。而且，使用链式调用`append()`比较简洁，更清晰地表达了代码的意图：

```

StringBuilder sb = new StringBuilder();

sb.append("Hello")

.append(" ")

.append("world")

.append(" ")

.append(2022);

```

如上代码所示，通过链式调用`append()`方法，你可以一次性添加多个字符串或对象。显然，代替在多行中添加字符串和对象，链式调用可以更容易地阅读代码和理解代码。

三、实时对StringBuilder对象进行约束（capacity）

`StringBuilder`对象在创建时，会为之分配一定的内存空间，用于储存字符串。每次进行添加操作时，`StringBuilder`会检查当前已分配的内存是否足够储存所有字符，如果不够，`StringBuilder`将会重新分配内存，并将原来的字符复制到新的内存空间。

因此，为了最小化垃圾回收和提高性能，最好在使用`StringBuilder`时，传递一个预期的初始容量。通常来说，容量越大，分配内存的次数就越少，垃圾回收的次数也就越少，从而使程序执行更快。

当然，你还可以通过`ensureCapacity()`方法实时对`StringBuilder`对象进行调整。例如，你可以像下面这样把`StringBuilder`的容量设置为一个指定的最大值：

```

StringBuilder sb = new StringBuilder();

sb.ensureCapacity(100); // 最大容量为 100

```

`StringBuilder`对象的容量不需要太大，只需要比实际字符串长度大一点就可以了。当你添加更多的字符，`StringBuilder`会根据需要自动增加容量。

四、使用toString()方法将StringBuilder转换成String

`StringBuilder`的另一个方便之处是，可以通过`toString()`方法将`StringBuilder`转换为一个`String`对象。当你完成了所有的添加操作，可以通过`toString()`方法把`StringBuilder`对象转换为`String`对象，然后进行后续的操作。

```

StringBuilder sb = new StringBuilder();

sb.append("Hello ")

.append("world")

.append(".")

String s = sb.toString();

```

可以注意到，`toString()`方法将会创建一个新的`String`对象，该对象是一个与`StringBuilder`不同的对象，其指向不同的地址空间。因此，对于频繁操作的`StringBuilder`对象，应该尽早地调用`toString()`方法，以释放不必要的内存。

总结

在Java编程中，构建字符串是一个必须面对的问题。Java提供了一个`StringBuilder`类，可以用于构建高效的字符串。本文讨论`StringBuilder`的基本操作和最佳实践，主要包括：

- 使用`append()`方法向`StringBuilder`对象中添加字符

- 使用链式调用`append()`方法可以简洁地添加多个字符串或对象

- 建议在使用`StringBuilder`时，传递预期的初始容量，以最小化垃圾回收和提高性能

- 使用`toString()`方法将`StringBuilder`对象转换为`String`对象

总之，当你需要频繁地添加、删除、插入、替换字符串时，`StringBuilder`是一个非常有用的类。通过熟练使用`StringBuilder`，你可以创建高效的、可扩展的字符串。