Java 字符串插入：方法详解与性能比较89

在 Java 中，字符串是不可变的，这意味着一旦创建了一个字符串对象，其内容就不能被修改。因此，我们不能直接在字符串的特定位置插入字符。要实现字符串插入的功能，我们需要使用其他的方法来创建新的字符串，包含插入后的字符。本文将详细介绍几种常用的 Java 字符串插入方法，并分析它们的性能差异，帮助读者选择最合适的方案。

方法一：使用 `substring()` 方法

这是最直观的插入方法，它利用字符串的子串提取功能，将原字符串分割成两部分，然后将新字符与这两部分连接起来。例如，要在字符串 "Hello" 的第二个位置插入字符 'x'，可以这样操作：```java
String str = "Hello";
char insertChar = 'x';
int insertPos = 1;
String newStr = (0, insertPos) + insertChar + (insertPos);
(newStr); // 输出：HxEllo
```

这种方法简单易懂，但效率相对较低，尤其是在处理大型字符串或频繁插入操作时。这是因为每次调用 `substring()` 方法都会创建一个新的字符串对象，这会增加内存开销和时间消耗。对于大型字符串和频繁的插入操作，这会导致性能瓶颈。

方法二：使用 `StringBuilder` 或 `StringBuffer` 类

`StringBuilder` 和 `StringBuffer` 类是 Java 提供的用于操作字符串的可变字符序列类。它们提供了高效的插入方法，避免了频繁创建新字符串对象的开销。`StringBuffer` 是线程安全的，而 `StringBuilder` 不是线程安全的，在多线程环境下应使用 `StringBuffer`。对于单线程环境，`StringBuilder` 效率更高。```java
String str = "Hello";
char insertChar = 'x';
int insertPos = 1;
StringBuilder sb = new StringBuilder(str);
(insertPos, insertChar);
String newStr = ();
(newStr); // 输出：HxEllo
```

`insert()` 方法直接在 `StringBuilder` 或 `StringBuffer` 对象内部进行操作，避免了字符串对象的多次创建和复制，因此效率远高于 `substring()` 方法。这两种方法是进行字符串插入的首选方式。

方法三：使用字符数组

对于追求极致性能的应用场景，可以直接操作字符数组。这种方法需要手动处理数组的复制和移动，代码相对复杂，但效率最高。尤其是在插入大量字符或对内存敏感的场景下，此方法能够带来显著的性能提升。```java
String str = "Hello";
char insertChar = 'x';
int insertPos = 1;
char[] charArray = ();
char[] newArray = new char[ + 1];
(charArray, 0, newArray, 0, insertPos);
newArray[insertPos] = insertChar;
(charArray, insertPos, newArray, insertPos + 1, - insertPos);
String newStr = new String(newArray);
(newStr); // 输出：HxEllo
```

需要注意的是，这种方法需要开发者对数组操作非常熟悉，并且需要仔细处理边界条件，避免数组越界等异常。

性能比较

三种方法的性能差异主要体现在字符串长度和插入次数上。对于短字符串和少量插入操作，`substring()` 方法的性能差异可能不明显。但是，对于长字符串和频繁插入操作，`StringBuilder` 或 `StringBuffer` 的效率优势将非常显著。字符数组方法在处理大规模数据时效率最高，但代码复杂度也最高。

以下是一张表格总结三种方法的性能特点：| 方法 | 效率 | 代码复杂度 | 线程安全 |
|---------------|------------|-------------|-----------|
| `substring()` | 低 | 低 | 是 |
| `StringBuilder` | 中高 | 中 | 否 |
| `StringBuffer` | 中高 | 中 | 是 |
| 字符数组 | 高 | 高 | 否 |

结论

选择哪种方法取决于具体的应用场景。对于大多数情况，`StringBuilder` 是最佳选择，它兼顾了效率和易用性。如果需要线程安全，则选择 `StringBuffer`。只有在对性能要求极高，并且能够处理数组操作的复杂性时，才考虑使用字符数组方法。理解不同方法的优缺点，才能选择最适合你项目的方案。

记住，在选择方法时，要权衡性能、代码可读性和可维护性。不要为了追求极致性能而牺牲代码的可读性和可维护性。

2025-06-15

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