Как StringBuffer реализует функцию append без создания двух объектов?

сначала возникает проблема с вашим вопросом:

String s = "orange";
s.append("apple");

здесь создаются два объекта

правильно, создаются два объекта, строка " оранжевый "и строка" яблоко", внутри StringBuffer/StringBuilder никакие объекты не будут созданы, если мы не переполняем буфер. Таким образом, эти строки кода создают 2 или 3 объекта.

StringBuilder s = new StringBuilder("Orange");
s.append("apple");

теперь здесь создается только один объект

Я не знаю где вы это получите, здесь вы создаете один объект StringBuilder, одну" оранжевую "строку, одну" яблочную " строку для в общей сложности 3 объектов или 4, Если мы переполняем буфер StringBuilder. (Я считаю создание массива как создание объекта).

я прочитал Ваш вопрос, как StringBuilder может добавить без создания нового объекта (когда буфер не переполнен)?

вы должны посмотреть StringBuilder, так как это не потокобезопасная реализация. Код интересно и легко читается. Я добавил встроенные комментарии.

в качестве внутренней структуры существует массив символов, а не строка. Она изначально построена с длиной 16 и будет увеличиваться каждый раз, когда объем. Если строки для добавления подходят в массив char, нет необходимости создавать новые объекты.

StringBuilder выходит AbstractStringBuilder, где вы найдете следующий код:

/**
 * The value is used for character storage.
 */
char value[];

так как не весь массив будет использоваться на в данный момент времени другой важной переменной является длина:

/**  
 * The count is the number of characters used.
 */
int count;

есть много перегрузки append, но наиболее интересным является следующее:

public AbstractStringBuilder append(String str) {
    if (str == null) str = "null"; //will literally append "null" in case of null
    int len = str.length(); //get the string length
    if (len == 0) return this; //if it's zero, I'm done
    int newCount = count + len; //tentative new length
    if (newCount > value.length) //would the new length fit?
        expandCapacity(newCount); //oops, no, resize my array
    str.getChars(0, len, value, count); //now it will fit, copy the chars 
    count = newCount; //update the count
    return this; //return a reference to myself to allow chaining
}

строку.метод getchars(int srcBegin, int srcEnd, char[] dst, int dstBegin) копирует символы из этой строки в целевой массив символов.

Итак, метод добавления довольно прост, единственная магия, оставшаяся для обнаружения, - это expandCapacity, вот это есть:

void expandCapacity(int minimumCapacity) {
    //get the current length add one and double it
    int newCapacity = (value.length + 1) * 2; 
    if (newCapacity < 0) { //if we had an integer overflow
        newCapacity = Integer.MAX_VALUE; //just use the max positive integer
    } else if (minimumCapacity > newCapacity) { //is it enough?
        //if doubling wasn't enough, use the actual length computed
        newCapacity = minimumCapacity;
    }
    //copy the old value in the new array
    value = Arrays.copyOf(value, newCapacity); 
}

массивы.copyOf(char [] original, int newLength) копирует указанный массив, усекая или дополняя нулевыми символами (при необходимости), чтобы копия имела указанную длину.

в нашем случае, обивка, так как мы расширяем длину.