StringBuilder的實現與技巧

在上一篇進一步瞭解String 中,發現了string的不便之處,而string的替代解決方案就是StringBuilder的使用..它的使用也很簡單System.Text.StringBuilder sb = new System.Text.StringBuilder();這樣就初始化了一個StringBuilder ..之後我們可以通過Append()來追加字符串填充到sb中..在你初始化一個StringBuilder 之後,它會自動申請一個默認的StringBuilder 容量(默認值是16),這個容量是由Capacity來控制的.並且允許,我們根據需要來控制Capacity的大小,也可以通過Length來獲取或設置StringBuilder 的長度..
先來看Length的用法:

1System.Text.StringBuilder sb = new System.Text.StringBuilder();
2sb.Append( "123456789" );//添加一個字符串
3sb.Length = 3;//設置容量爲3
4Console.WriteLine( sb.ToString() );//這裏輸出:123
5
6sb.Length = 30;//重新設置容量爲30
7Console.WriteLine( sb.ToString() + ",結尾");//這裏在原來字符串後面補齊空格,至到Length的爲30
8Console.WriteLine( sb.Length );//這裏輸出的長度爲30

通過上面的代碼,我們可以看出如果StringBuilder 中的字符長度小於Length的值,則StringBuilder 將會用空格硬填充StringBuilder ,以滿足符合長度的設置..如果StringBuilder 中的字符長度大於Length的值,則StringBuilder 將會截取從第一位開始的Length個字符..而忽略超出的部分..

再來看看最重要的部分Carpacity的用法:

 1System.Text.StringBuilder sb = new System.Text.StringBuilder();//初始化一個StringBuilder
 2Console.Write( "Capacity:" + sb.Capacity );//這裏的Capacity會自動擴大
 3Console.WriteLine( "\t Length:" + sb.Length );
 4
 5sb.Append( '1',17 );//添加一個字符串,這裏故意添加17個字符,是爲了看到Capacity是如何被擴充的
 6Console.Write( "Capacity:" + sb.Capacity );//這裏的Capacity會自動擴大
 7Console.WriteLine( "\t Length:" + sb.Length );
 8
 9sb.Append( '2',32 );//添加一個字符串
10Console.Write( "Capacity:" + sb.Capacity );//這裏的Capacity會自動擴大
11Console.WriteLine( "\t Length:" + sb.Length );
12
13sb.Append( '3',64 );//添加一個字符串
14Console.Write( "Capacity:" + sb.Capacity );//這裏的Capacity會自動擴大
15Console.WriteLine( "\t Length:" + sb.Length );
16
17//注意這裏:如果你取消Remove這步操作,將會引發ArgumentOutOfRangeException異常,因爲當前容量小於
18
19//Length,這在自己控制StringBuilder的時候務必要注意容量溢出的問題
20
21sb.Remove(0,sb.Length);//移出全部內容,再測試
22sb.Capacity = 1;//重新定義了容量
23sb.Append( 'a',2 );
24Console.Write( "Capacity:" + sb.Capacity );//這裏的Capacity會自動擴大
25Console.WriteLine( "\t Length:" + sb.Length );
26
27sb.Append( 'b',4 );
28Console.Write( "Capacity:" + sb.Capacity );//這裏的Capacity會自動擴大
29Console.WriteLine( "\t Length:" + sb.Length );
30
31sb.Append( 'c',6 );
32Console.Write( "Capacity:" + sb.Capacity );//這裏的Capacity會自動擴大
33Console.WriteLine( "\t Length:" + sb.Length

上面的代碼輸出的結果:

1Capacity:16     Length:0    //輸出第一次,默認的Capacity是16
2Capacity:32     Length:17    //第二次,我們故意添加了17個字符,於是Capacity=Capacity*2
3Capacity:64     Length:49    //繼續超出,則Capacity=Capacity*2
4Capacity:128     Length:113
5Capacity:3     Length:2    //清空內容後,設置Capacity=1,重新添加了字符
6Capacity:7      Length:6    //後面的結果都類似
7Capacity:14     Length:12

從上面的代碼和結果可以說明StringBuilder中容量Capacity是如何增加的:創建一個StringBuilder之後,默認的Capacity初始化爲16,接着我們添加17個字符,以方便看到Capacity的擴充後的值..大家在修改Capacity的時候,一定要注意21行的註釋,一定要確保Capacity >= Length,否則會引發ArgumentOutOfRangeException異常...看完結果,就可以推斷出Capacity的公式:
if ( Capacity < Length && Capacity > 0 ){
      Capacity *= 2;
}
OK..看到公式就明白了..StringBuilder是以當前的Capacity*2來擴充的..所以,在使用StringBuilder需要特別注意,尤其是要拼接或追加N多字符的時候,要注意技巧的使用,可以適當的,有預見性的設置Capacity的值,避免造成過大內存的浪費,節約無謂的內存空間..例如,下列代碼就可以根據情況自動的擴展,而避免了較大的內存浪費.

 1System.Text.StringBuilder sb = new System.Text.StringBuilder();
 2int i = 0;
 3long StartTime  = DateTime.Now.Ticks;
 4while ( i < 100000 ) {
 5sb.Append( i.ToString() );
 6i++;
 7}
 8long EndTime  = DateTime.Now.Ticks;
 9
10Console.WriteLine( "時間:" + ( EndTime-StartTime ) + "\t Capacity:"+ sb.Capacity + "\t Length:" 
11
12+ sb.Length);
13
14System.Text.StringBuilder sb1 = new System.Text.StringBuilder();
15i = 0;
16StartTime  = DateTime.Now.Ticks;
17while ( i < 100000 ) 
18{
19if ( sb1.Capacity <= sb1.Length )//先判斷是否>Length
20sb1.Capacity += 7;//這裏一定要根據情況的增加容量,否則會有性能上的消耗
21sb1.Append( i.ToString() );
22i++;
23}
24EndTime  = DateTime.Now.Ticks;
25
26Console.WriteLine( "時間:" + ( EndTime-StartTime ) + "\t Capacity:"+ sb1.Capacity + "\t 
27
28Length:" + sb1.Length);

需要特別說明的一點是,自動增加的容量,一定要根據實際預見的情況而改變,否則不但起不到優化的作用,反而會影響到程序的性能..


另外,如果有時間的話,可以測試一下下面的代碼,用string和StringBuilder拼接字符串的區別..你會嚇到的!!

 1System.Text.StringBuilder sb = new System.Text.StringBuilder();
 2int i = 0;
 3long StartTime  = DateTime.Now.Ticks;
 4while ( i < 100000 ) {
 5sb.Append( i.ToString() );
 6i++;
 7}
 8long EndTime  = DateTime.Now.Ticks;
 9
10Console.WriteLine( "時間:" + ( EndTime-StartTime ) );
11
12string sb1 = null;
13i = 0;
14StartTime  = DateTime.Now.Ticks;
15while ( i < 100000 ) 
16{
17sb1 += i;
18i++;
19}
20EndTime  = DateTime.Now.Ticks;
21Console.WriteLine( "時間:" + ( EndTime-StartTime ));