生成包含 N 个重复字符的 Java 字符串

1、概述

在本教程中，我们将熟悉**生成N 个重复字符的*字符串***的不同选项。当我们需要添加填充空白、生成 ASCII 艺术等时，这会派上用场。

这个问题在 JDK11 中很容易解决，但是如果我们使用的是早期版本，那么还有很多其他的解决方案可用。我们将从最常见的方法开始，并从一些库中添加其他方法。

2. 例子

让我们定义我们将在所有解决方案中使用的常量来验证生成的字符串：

private static final String EXPECTED_STRING = "aaaaaaa";
private static final int N = 7;

因此，EXPECTED_STRING常量表示我们需要在解决方案中生成的字符串。N常数用于定义字符重复的次数。

现在，让我们检查用于生成包含 N 个重复字符a的字符串的选项。

3. JDK11 String.repeat函数

Java 有一个重复函数来构建源字符串的副本：

String newString = "a".repeat(N);
assertEquals(EXPECTED_STRING, newString);

这允许我们重复单个字符或多字符串：

String newString = "-->".repeat(5);
assertEquals("-->-->-->-->-->", newString);

这背后的算法使用循环来非常有效地填充字符数组。

如果我们没有 JDK11，那么我们将不得不自己创建一个算法，或者使用第三方库中的一个。这些中最好的不太可能比 JDK11 原生解决方案更快或更容易使用。

4. 构建字符串的常用方法

4.1. 带有for循环的StringBuilder

让我们从StringBuilder类开始。我们将遍历一个 for循环 N 次，添加重复的字符：

StringBuilder builder = new StringBuilder(N);
for (int i = 0; i < N; i++) {
    builder.append("a");
}
String newString = builder.toString();
assertEquals(EXPECTED_STRING, newString);

通过这种方法，我们得到了所需的字符串。这可能是最容易理解的方法，但不一定是运行时最快的方法。

4.2. 带有for循环的char数组

我们可以用我们想要的字符填充一个固定大小的char数组并将其转换为字符串：

char[] charArray = new char[N];
for (int i = 0; i < N; i++) {
    charArray[i] = 'a';
}
String newString = new String(charArray);
assertEquals(EXPECTED_STRING, newString);

这应该会更快，因为它不需要动态大小的结构来存储我们构建的字符串，并且 Java 可以有效地将char数组转换为 String。

4.3. 数组填充方法

我们可以使用库函数来填充数组，而不是使用循环：

char charToAppend = 'a';
char[] charArray = new char[N];
Arrays.fill(charArray, charToAppend);
String newString = new String(charArray);
assertEquals(EXPECTED_STRING, newString);

这更短，并且在运行时与之前的解决方案一样高效。

5.使用repeat方法生成字符串

5.1. Apache重复方法

此解决方案需要为 Apache Commons 库添加新的依赖项：

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-lang3</artifactId>
    <version>3.12.0</version>
</dependency>

添加此依赖项后，我们可以使用StringUtils类中的repeat方法。它将一个字符作为重复的参数以及该字符应重复的次数：

char charToAppend = 'a';
String newString = StringUtils.repeat(charToAppend, N);
assertEquals(EXPECTED_STRING, newString);

5.2. Guava重复法

与之前的方法一样，这个方法需要 Guava 库的新依赖项：

<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>31.0.1-jre</version>
</dependency>

除了它来自不同的库之外，这个解决方案与 Apache Commons 相同：

String charToAppend = "a";
String newString = Strings.repeat(charToAppend, N);
assertEquals(EXPECTED_STRING, newString);

6. 使用nCopies方法生成字符串

如果我们将目标字符串视为重复子字符串的集合，那么我们可以使用List实用程序来构造列表，然后将结果列表转换为最终的String。为此，我们可以使用java.util包中Collections类中的nCopies方法：

public static <T> List<T> nCopies(int n, T o);

虽然构建子字符串列表不如我们使用固定字符数组的解决方案有效，但重复字符模式而不是单个字符会很有帮助。

6.1.字符串连接和nCopies方法

让我们使用nCopies方法创建一个单字符串列表，并使用String.join将其转换为我们的结果：

String charToAppend = "a";
String newString = String.join("", Collections.nCopies(N, charToAppend));
assertEquals(EXPECTED_STRING, newString);

String.join 方法需要一个分隔符，为此我们使用空字符串。

6.2. Guava Joiner和nCopies方法

Guava 提供了另一种字符串连接器，我们也可以使用它：

String charToAppend = "a";
String newString = Joiner.on("").join(Collections.nCopies(N, charToAppend));
assertEquals(EXPECTED_STRING, newString);

7.使用Stream generate方法生成字符串

创建子字符串列表的缺点是我们在构造最终字符串之前创建了一个可能很大的临时列表对象。

但是，从 Java 8 开始，我们可以使用Stream API中的generate方法。结合limit方法（用于定义长度）和collect方法，我们可以生成N个重复字符的字符串：

String charToAppend = "a";
String newString = generate(() -> charToAppend)
  .limit(length)
  .collect(Collectors.joining());
assertEquals(exampleString, newString);

8.使用 Apache 的*RandomStringUtils生成**字符串*

Apache Commons 库中的 RandomStringUtils 类可以使用 random 方法生成包含 N 个重复字符的字符串。我们必须定义一个字符和重复次数：

String charToAppend = "a";
String newString = RandomStringUtils.random(N, charToAppend);
assertEquals(EXPECTED_STRING, newString);