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Java中数组（一维/二维）与字符串操作（String/StringBuilder/StringBuffer）详解

news 来源：原创 2025/5/31 1:25:25

一、数组

数组是存储相同类型数据的容器，支持固定大小的数据集合。

1. 一维数组

1.1 声明与初始化

java

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// 声明
int[] arr1;          
int arr2[];          // 初始化
int[] arr3 = new int[5];         // 默认值为0
int[] arr4 = {1, 2, 3, 4, 5};    // 直接赋值

1.2 访问与操作

java

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// 访问元素
int first = arr4[0];  // 1
int last = arr4[arr4.length - 1];  // 5// 遍历数组
for (int i = 0; i < arr4.length; i++) {System.out.print(arr4[i] + " ");  // 1 2 3 4 5
}// 数组复制
int[] copyArr = Arrays.copyOf(arr4, arr4.length);

1.3 多维数组（二维数组）

java

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// 声明与初始化
int[][] matrix = new int[3][3];  // 3x3二维数组
int[][] jagged = {{1}, {2, 3}, {4, 5, 6}};  // 不规则二维数组// 遍历二维数组
for (int i = 0; i < matrix.length; i++) {for (int j = 0; j < matrix[i].length; j++) {System.out.print(matrix[i][j] + " ");}System.out.println();
}// 使用Arrays工具类
int[][] deepCopy = Arrays.copyOf(matrix, matrix.length);
System.out.println(Arrays.deepToString(jagged));  // [[1], [2, 3], [4, 5, 6]]

2. 数组常见操作

操作	代码示例	说明
数组排序	`Arrays.sort(arr4);`	对数组升序排序
数组填充	`Arrays.fill(arr3, 10);`	将数组所有元素设为10
数组复制	`System.arraycopy(src, 0, dest, 0, len);`	深拷贝数组
数组转字符串	`Arrays.toString(arr4)`	`[1, 2, 3, 4, 5]`

二、字符串操作

字符串是字符序列，Java提供了三种处理方式：String（不可变）、StringBuilder（可变，非线程安全）、StringBuffer（可变，线程安全）。

1. String类

1.1 不可变性

java

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String str = "Hello";
str += " World";  // 实际创建新对象，原"Hello"可能被回收
System.out.println(str);  // Hello World

1.2 常用方法

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String s1 = "Java";
String s2 = "java";// 字符串比较
System.out.println(s1.equals(s2));       // false（区分大小写）
System.out.println(s1.equalsIgnoreCase(s2)); // true// 子串操作
System.out.println(s1.substring(0, 2));  // Ja// 拼接与替换
System.out.println(s1.concat(" Programming"));  // Java Programming
System.out.println(s1.replace('a', 'o'));       // Jovo

1.3 字符串池（String Pool）

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String a = "Hello";
String b = "Hello";
System.out.println(a == b);  // true（指向同一对象）String c = new String("Hello");
System.out.println(a == c);  // false（堆内存中新对象）

2. StringBuilder类

2.1 可变性

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StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
sb.append(" World");  // 直接修改原对象
System.out.println(sb);  // Hello World

2.2 性能优势

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// 使用String拼接（低效）
String str = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {str += i;  // 每次生成新对象
}// 使用StringBuilder（高效）
StringBuilder sb2 = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {sb2.append(i);  // 直接修改
}

2.3 常用方法

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sb.reverse();       // 反转字符串
sb.insert(5, ",");  // 在索引5插入逗号
sb.delete(0, 5);    // 删除0到5的字符

3. StringBuffer类

3.1 线程安全

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// 多线程环境下安全操作
StringBuffer sbf = new StringBuffer();
Runnable task = () -> {for (int i = 0; i < 100; i++) {sbf.append(i);}
};Thread t1 = new Thread(task);
Thread t2 = new Thread(task);
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(sbf.length());  // 200（无数据竞争）

3.2 性能差异

StringBuffer 方法加锁，线程安全但性能较低。
StringBuilder 无锁，单线程下性能更高。

三、对比与总结

特性	String	StringBuilder	StringBuffer
可变性	不可变	可变	可变
线程安全	是（不可变天然安全）	否	是
性能	低效（频繁创建新对象）	高效	中等（锁开销）
适用场景	字符串不修改	单线程频繁修改	多线程频繁修改

四、综合示例

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public class StringDemo {public static void main(String[] args) {// String不可变性String s = "A";s += "B";System.out.println(s);  // AB// StringBuilder高效拼接StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 0; i < 5; i++) {sb.append(i);}System.out.println(sb);  // 01234// StringBuffer线程安全StringBuffer sbf = new StringBuffer();new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 5; i++) {sbf.append(i);}}).start();new Thread(() -> {for (int i = 5; i < 10; i++) {sbf.append(i);}}).start();// 最终结果可能是0123456789（顺序不确定，但无数据错误）}
}

关键点总结