Java中数组（一维/二维）与字符串操作（String/StringBuilder/StringBuffer）详解
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
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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
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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）
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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
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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
- 数组：固定大小，适合存储有序数据，多维数组可嵌套。
- String：不可变，适合常量字符串，避免频繁修改。
- StringBuilder：单线程高效修改，推荐大多数场景。
- StringBuffer：多线程安全修改，性能略低但可靠。