面试题：Java单线程下StringBuilder与其他字符串操作类的性能差异对比及优化

性能差异分析

String类：
- String类是不可变的，每次对String进行修改操作（如拼接、替换等），都会创建一个新的String对象。例如：
```
String str = "Hello";
str = str + " World";
```
这里先创建了"Hello"对象，执行拼接操作时又创建了"Hello World"对象，原来的"Hello"对象如果没有其他引用则会等待垃圾回收。频繁的修改操作会导致大量临时对象的创建和销毁，性能开销较大。
StringBuilder类：
- StringBuilder是可变的字符序列，主要用于单线程环境下的字符串操作。它的方法不是线程安全的，但性能较高。例如进行字符串拼接时：
```
StringBuilder sb = new StringBuilder("Hello");
sb.append(" World");
```
直接在原有的字符序列上进行操作，不会创建新的对象（除非内部数组容量不足需要扩容），避免了频繁创建和销毁对象的开销，所以在单线程环境下字符串操作性能优于String。
StringBuffer类：
- StringBuffer同样是可变的字符序列，但它的方法是线程安全的，通过synchronized关键字修饰方法来保证线程安全。例如：
```
StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");
sb.append(" World");
```
由于线程安全机制的存在，在单线程环境下会有额外的同步开销，其性能比StringBuilder略低。

StringBuilder性能优化

初始化容量估计：
- 在创建StringBuilder对象时，如果能预先估计字符串的大致长度，可以指定初始容量。例如，如果预计最终字符串长度为1000个字符：
```
StringBuilder sb = new StringBuilder(1000);
```
这样可以减少扩容的次数。因为当StringBuilder内部数组容量不足时，会进行扩容操作，通常是扩容为原来容量的2倍加2，扩容操作涉及到数组的复制等开销。

减少不必要的方法调用：

尽量减少在循环中调用StringBuilder的toString()方法。例如：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append(i);
    // 不建议在此处调用toString()，因为每次调用都会创建一个新的String对象
    // String temp = sb.toString(); 
}
String result = sb.toString(); // 只在最终需要String对象时调用

批量操作：
- 如果有多个字符或字符串需要添加到StringBuilder中，可以使用append方法的重载形式进行批量添加。例如，添加一个字符数组：
```
char[] charArray = {'a', 'b', 'c'};
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(charArray);
```
相比于逐个字符添加，批量操作可以减少方法调用次数，提高性能。

星途面试题库

面试题：Java单线程下StringBuilder与其他字符串操作类的性能差异对比及优化

知识考点

面试题答案

性能差异分析

StringBuilder性能优化