作者：NiceCui
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- 日期：2017-12-15
1. String 介绍，常用方法源码分析
2. String 常量池分析
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常用方法
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equals
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trim
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replace
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concat
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split
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startsWith 和 endsWith
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substring
-
toUpperCase() 和 toLowerCase()
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compareTo
-
String 介绍
String类被final所修饰，也就是说String对象是不可变量，并发程序最喜欢不可变量了。String类实现了Serializable, Comparable
从一段代码说起：
public void stringTest(){
String a = "a"+"b"+1;
String b = "ab1";
System.out.println(a == b);
}
大家猜一猜结果如何？如果你的结论是true。好吧，再来一段代码：
public void stringTest(){
String a = new String("ab1");
String b = "ab1";
System.out.println(a == b);
}
结果如何呢？正确答案是false。
让我们看看经过编译器编译后的代码如何
//第一段代码
public void stringTest() {
String a = "ab1";
String b = "ab1";
System.out.println(a == b);
}
//第二段代码
public void stringTest() {
String a1 = new String("ab1");
String b = "ab1";
System.out.println(a1 == b);
}
也就是说第一段代码经过了编译期优化，原因是编译器发现"a"+"b"+1和"ab1"的效果是一样的，都是不可变量组成。但是为什么他们的内存地址会相同呢？如果你对此还有兴趣，那就一起看看String类的一些重要源码吧。
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源码
一、 String属性
String类中包含一个不可变的char数组用来存放字符串，一个int型的变量hash用来存放计算后的哈希值。
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0
/** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;
二、 String构造函数
//不含参数的构造函数，一般没什么用，因为value是不可变量
public String() {
this.value = new char[0];
}
//参数为String类型
public String(String original) {
this.value = original.value;
this.hash = original.hash;
}
//参数为char数组，使用java.utils包中的Arrays类复制
public String(char value[]) {
this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}
//从bytes数组中的offset位置开始，将长度为length的字节，以charsetName格式编码，拷贝到value
public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)
throws UnsupportedEncodingException {
if (charsetName == null)
throw new NullPointerException("charsetName");
checkBounds(bytes, offset, length);
this.value = StringCoding.decode(charsetName, bytes, offset, length);
}
//调用public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)构造函数
public String(byte bytes[], String charsetName)
throws UnsupportedEncodingException {
this(bytes, 0, bytes.length, charsetName);
}
三、 String常用方法
1. equals
boolean equals(Object anObject)
public boolean equals(Object anObject) {
//如果引用的是同一个对象，返回真
if (this == anObject) {
return true;
}
//如果不是String类型的数据，返回假
if (anObject instanceof String) {
String anotherString = (String) anObject;
int n = value.length;
//如果char数组长度不相等，返回假
if (n == anotherString.value.length) {
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int i = 0;
//从后往前单个字符判断，如果有不相等，返回假
while (n-- != 0) {
if (v1[i] != v2[i])
return false;
i++;
}
//每个字符都相等，返回真
return true;
}
}
return false;
}
String e1 = "good";
String e2 = "good everyDay";
e1.equals(e2); // 返回 false
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1 首先判断是否 引用同一个对象 == 也就是判断 这两个引用的 内存地址是否相同，如果相同 直接返回 true
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2 会判断是否类型 相同，是否是同一种数据类型
-
3 类型 相同 就会比较 转换成的 字符 数组的长度 是否相同
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4 从后往前 比较 每一个字符 是否 相同
-
判断顺序 =》 1.内存地址 2.数据类型 3.字符数组长度 4.单个字符比较
2. compareTo
int compareTo(String anotherString)
public int compareTo(String anotherString) {
//自身对象字符串长度len1
int len1 = value.length;
//被比较对象字符串长度len2
int len2 = anotherString.value.length;
//取两个字符串长度的最小值lim
int lim = Math.min(len1, len2);
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int k = 0;
//从value的第一个字符开始到最小长度lim处为止，如果字符不相等，返回自身（对象不相等处字符-被比较对象不相等字符）
while (k < lim) {
char c1 = v1[k];
char c2 = v2[k];
if (c1 != c2) {
return c1 - c2;
}
k++;
}
//如果前面都相等，则返回（自身长度-被比较对象长度）
return len1 - len2;
}
String co1 = "hello" ;
String co2 = "hello";
String co3 = "hello you";
System.out.println(co1.compareTo(co2)); // 0
System.out.println(co1.compareTo(co3)); // -4
- 这个方法写的很巧妙，先从0开始判断字符大小。
- 如果两个对象能比较字符的地方比较完了还相等，就直接返回自身长度减被比较对象长度，如果两个字符串长度相等，则返回的是0，巧妙地判断了三种情况。
3.hashCode
int hashCode()
public int hashCode() {
int h = hash;
//如果hash没有被计算过，并且字符串不为空，则进行hashCode计算
if (h == 0 && value.length > 0) {
char val[] = value;
//计算过程
//s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
for (int i = 0; i < value.length; i++) {
h = 31 * h + val[i];
}
//hash赋值
hash = h;
}
return h;
}
String a = "toyou";
char val[] = a.toCharArray();
char c1 = \'t\';
char c2 = \'a\';
int f = c1;
int e = c2;
System.out.println(e); // 97 a
System.out.println(f); // 116 t
System.out.println(31*val[0]); // 3596
System.out.println(31*c1); // 3596
// hashCode 计算中 因为char 字符可以自动转换成对应的 int 整形
- String类重写了hashCode方法，Object中的hashCode方法是一个Native调用。
- String类的hash采用多项式计算得来，我们完全可以通过不相同的字符串得出同样的hash，所以两个String对象的hashCode相同，并不代表两个String是一样的。
- 同一个String 对象 hashCode 一定相同， 但是 hashCode相同 ，不一定是同一个对象
4.startsWith
boolean startsWith(String prefix,int toffset)
public boolean startsWith(String prefix, int toffset) {
char ta[] = value;
int to = toffset;
char pa[] = prefix.value;
int po = 0;
int pc = prefix.value.length;
// Note: toffset might be near -1>>>1.
//如果起始地址小于0或者（起始地址+所比较对象长度）大于自身对象长度，返回假
if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) {
return false;
}
//从所比较对象的末尾开始比较
while (--pc >= 0) {
if (ta[to++] != pa[po++]) {
return false;
}
}
return true;
}
public boolean startsWith(String prefix) {
return startsWith(prefix, 0);
}
public boolean endsWith(String suffix) {
return startsWith(suffix, value.length - suffix.value.length);
}
String d = "www.58fxp.com";
System.out.println(d.startsWith("www")); // true
System.out.println(d.endsWith("com")); // true
- 起始比较和末尾比较都是比较经常用得到的方法，例如在判断一个字符串是不是http协议的，或者初步判断一个文件是不是mp3文件，都可以采用这个方法进行比较。
5.concat
String concat(String str)
public String concat(String str) {
int otherLen = str.length();
//如果被添加的字符串为空，返回对象本身
if (otherLen == 0) {
return this;
}
int len = value.length;
char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
str.getChars(buf, len);
return new String(buf, true);
}
String cat = "much";
String newcat = cat.concat(" yes"); // much yes
- concat方法也是经常用的方法之一，它先判断被添加字符串是否为空来决定要不要创建新的对象。
- 1 如果 拼接的字符 长度为0 直接返回 原字符对象
- 2 拼接的字符 不为空 返回 新的 字符对象
- 判断字符长度 生成新对象
6.replace
String replace(char oldChar,char newChar)
public String replace(char oldChar, char newChar) {
//新旧值先对比
if (oldChar != newChar) {
int len = value.length;
int i = -1;
char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
//找到旧值最开始出现的位置
while (++i < len) {
if (val[i] == oldChar) {
break;
}
}
//从那个位置开始，直到末尾，用新值代替出现的旧值
if (i < len) {
char buf[] = new char[len];
for (int j = 0; j < i; j++) {
buf[j] = val[j];
}
while (i < len) {
char c = val[i];
buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
i++;
}
return new String(buf, true);
}
}
return this;
}
String r1 = "how do you do";
String r2 = r1.replace("do","is");
System.out.println(r2); // how is you is
- 这个方法也有讨巧的地方，例如最开始先找出旧值出现的位置，这样节省了一部分对比的时间。
- replace(String oldStr,String newStr)方法通过正则表达式来判断。
7.trim
String trim()
public String trim() {
int len = value.length;
int st = 0;
char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
//找到字符串前段没有空格的位置
while ((st < len) && (val[st] <= \' \')) {
st++;
}
//找到字符串末尾没有空格的位置
while ((st < len) && (val[len - 1] <= \' \')) {
len--;
}
//如果前后都没有出现空格，返回字符串本身
return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;
}
String t1 = " public void "; // 前后各一个空格
System.out.println("t1:"+t1.length()); // 13 带空格长度
String t2 = t1.trim();
System.out.println("t2:"+t2.length()); // 11 去掉空格
System.out.println(t2);
8.intern
String intern()
public native String intern();
String dd = new String("bb").intern();
- intern方法是Native调用，它的作用是在方法区中的常量池里通过equals方法寻找等值的对象，
- 如果没有找到则在常量池中开辟一片空间存放字符串并返回该对应String的引用，否则直接返回常量池中已存在String对象的引用。
- 可以为new方法创建的 字符对象 也去强制查看常量池 是否已存在
将引言中第二段代码
//String a = new String("ab1");
//改为
String a = new String("ab1").intern();
- 则结果为为真，原因在于a所指向的地址来自于常量池，而b所指向的字符串常量默认会调用这个方法，所以a和b都指向了同一个地址空间。
int hash32()
private transient int hash32 = 0;
int hash32() {
int h = hash32;
if (0 == h) {
// harmless data race on hash32 here.
h = sun.misc.Hashing.murmur3_32(HASHING_SEED, value, 0, value.length);
// ensure result is not zero to avoid recalcing
h = (0 != h) ? h : 1;
hash32 = h;
}
return h;
}
- 在JDK1.7中，Hash相关集合类在String类作key的情况下，不再使用hashCode方式离散数据，而是采用hash32方法。
- 这个方法默认使用系统当前时间，String类地址，System类地址等作为因子计算得到hash种子，通过hash种子在经过hash得到32位的int型数值。
public int length() {
return value.length;
}
public String toString() {
return this;
}
public boolean isEmpty() {
return value.length == 0;
}
public char charAt(int index) {
if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
}
return value[index];
}
以上是一些简单的常用方法。
总结
-
String对象是不可变类型，返回类型为String的String方法每次返回的都是新的String对象，除了某些方法的某些特定条件返回自身。
-
String对象的三种比较方式：
-
==内存比较：直接对比两个引用所指向的内存值，精确简洁直接明了。
-
equals字符串值比较：比较两个引用所指对象字面值是否相等。
-
hashCode字符串数值化比较：将字符串数值化。两个引用的hashCode相同，不保证内存一定相同，不保证字面值一定相同。
字符串常量池的设计思想
一.字符串常量池设计初衷
每个字符串都是一个String对象，系统开发中将会频繁使用字符串，如果像其他对像那样创建销毁将极大影响程序的性能。
- JVM为了提高性能和减少内存开销，在实例化字符串的时候进行了优化
- 为字符串开辟了一个字符串常量池，类似于缓存区
- 创建字符串常量时，首先判断字符串常量池是否存在该字符串
- 存在该字符串返回引用实例，不存在，实例化字符串，放入池中
- 实现基础
- 实现该优化的基础是每个字符串常量都是final修饰的常量，不用担心常量池存在数据冲突
- 运行时实例创建的全局字符串常量池中有一个表，总是为池中每个唯一的字符串对象维护一个引用,这就意味着它们一直引用着字符串常量池中的对象，所以，在常量池中的这些字符串不会被垃圾收集器回收
堆、栈、方法区
了解字符串常量池，首先看一下 堆栈方法区
- 堆
- 存储的是对象，每个对象都包含一个与之对应的class
- JVM只存在一个堆区，被所有线程共享，堆中不存在基本类型和对象引用，只存在对象本身
- 对象由垃圾回收器负责回收，因此大小和生命周期不需要确定
- 栈
- 每个线程都包含一个栈区，栈区只存放基础数据类型对象和自定义对象引用
- 每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的
- 栈分为三个部分，基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区（存放操作指令）
- 数据大小和生命周期是可以确定的，当没有引用指向这个数据时，这个数据就会消失
- 方法区
- 静态区，跟堆一样，被所有的线程共享
- 方法区包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class、static变量；
字符串常量池
字符串常量池存在于方法区
代码：堆栈方法区存储字符串
String str1 = “abc”;
String str2 = “abc”;
String str3 = “abc”;
String str4 = new String(“abc”);
String str5 = new String(“abc”);
面试题
- String str4 = new String(“abc”) 创建多少个对象？
- 拆分： str4 = 、 new String（）、"abc"
- 通过new 可以创建一个新的对象，new 方法创建实例化对象不会去常量池寻找是否已存在，只要new 都会实例化一个新的对象出来
- "abc"每个字符串 都是一个String 对象，如果常量池中没有则会创建一个新对象放入常量池，否则返回对象引用
- 将对象地址赋值给str4,创建一个引用
- 所以，常量池中没有“abc”字面量则创建两个对象，否则创建一个对象，以及创建一个引用
- String str1 = new String("A"+"B") ; 会创建多少个对象? String str2 = new String("ABC") + "ABC" ; 会创建多少个对象?