编写高质量代码:改善Java程序的151个建议(第4章:字符串___建议52~55)

Posted 2020-08-09

建议52：推荐使用String直接量赋值

　　一般对象都是通过new关键字生成的，但是String还有第二种生成方式，也就是我们经常使用的直接声明方式，这种方式是极力推荐的，但不建议使用new String（"A"）的方式赋值。为什么呢？我们看如下代码：

public class Client58 {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "詹姆斯";
        String str2 = "詹姆斯";
        String str3 = new String("詹姆斯");
        String str4 = str3.intern();
        // 两个直接量是否相等
        System.out.println(str1 == str2);
        // 直接量和对象是否相等
        System.out.println(str1 == str3);
        // 经过intern处理后的对象与直接量是否相等
        System.out.println(str1 == str4);
    }
}

　　注意看上面的程序，我们使用"=="判断的是两个对象的引用地址是否相同，也就是判断是否为同一个对象，打印的结果是true,false,true。即有两个直接量是同一个对象(进过intern处理后的String与直接量是同一个对象)，但直接通过new生成的对象却与之不等，原因何在？

　　原因是Java为了避免在一个系统中大量产生String对象(为什么会大量产生，因为String字符串是程序中最经常使用的类型)，于是就设计了一个字符串池(也叫作字符串常量池，String pool或String Constant Pool或String Literal Pool),在字符串池中容纳的都是String字符串对象，它的创建机制是这样的：创建一个字符串时，首先检查池中是否有字面值相等的字符串，如果有，则不再创建，直接返回池中该对象的引用，若没有则创建之，然后放到池中，并返回新建对象的引用，这个池和我们平常说的池非常接近。对于此例子来说，就是创建第一个"詹姆斯"字符串时，先检查字符串池中有没有该对象，发现没有，于是就创建了"詹姆斯"这个字符串并放到池中，待创建str2字符串时，由于池中已经有了该字符串，于是就直接返回了该对象的引用，此时，str1和str2指向的是同一个地址，所以使用"=="来判断那当然是相等的了。

　　那为什么使用new String("詹姆斯")就不相等了呢？因为直接声明一个String对象是不检查字符串池的，也不会把对象放到字符串池中，那当然"=="为false了。

　　那为什么intern方法处理后即又相等了呢？因为intern会检查当前对象在对象池中是否存在字面值相同的引用对象，如果有则返回池中的对象，如果没有则放置到对象池中，并返回当前对象。

　　可能有人要问了，放到池中，是不是要考虑垃圾回收问题呀？不用考虑了，虽然Java的每个对象都保存在堆内存中但是字符串非常特殊，它在编译期已经决定了其存在JVM的常量池(Constant Pool),垃圾回收不会对它进行回收的。

　　通过上面的介绍，我们发现Java在字符串的创建方面确实提供了非常好的机制，利用对象池不仅可以提高效率，同时减少了内存空间的占用，建议大家在开发中使用直接量赋值方式，除非必要才建立一个String对象。

建议53：注意方法中传递的参数要求

 　　有这样的一个简单需求，写一个方法，实现从原始字符串中删除与之匹配的所有字符串，比如在"好是好"中，删除"好"，代码如下：

public class StringUtils {
    //删除字符串
    public static String remove(String source, String sub) {
        return source.replaceAll(sub, "");
    }
}

　　StringUtils工具类很简单，它采用了String的replaceAll方法，该方法是做字符串替换的，我们编写一个测试用例，检查remove方法是否正确，如下所示：

import static org.junit.Assert.*;
import org.junit.Test;
public class TestStringUtils {

    @Test
    public void test() {
        assertTrue(StringUtils.remove("好是好","好").equals("是"));
        assertTrue(StringUtils.remove("$是$","$").equals("是"));
    }
}

　　单独运行第一个是绿条，单独运行第二个是红条，为什么第二个（assertTrue(StringUtils.remove("$是$","$").equals("是"))）不通过呢？

　　问题就出在replaceAll方法上，该方法确实需要传递两个String类型的参数，也确实进行了字符串替换，但是它要求第一个参数是正则表达式，符合正则表达式的字符串才会被替换。对上面的例子来说，第一个测试案例传递进来的是一个字符串"好"，这是一个全匹配查找替换，处理的非常正确，第二个测试案例传递进来的是一个"$"符号，"$"符号在正则表达式中表示的是字符串的结束位置，也就是执行完replaceAll后在字符串结尾的地方加上了空字符串，其结果还是"$"是"$"，所以测试失败也就再所难免了。问题清楚了，解决方案也就出来了：使用replace方法替换即可，它是replaceAll的方法的简化版，可传递两个String参数，与我们的编码意图是吻合的。

　　大家如果注意看JDK文档，会发现replace(CharSequence target,CharSequence replacement)方法是1.5版本以后才开始提供的， 在此之前如果要对一个字符串进行全体换，只能使用replaceAll方法，不过由于replaceAll方法的第二个参数使用了正则表达式，而且参数类型只要是CharSequence就可以(String的父类)，所以很容易使使用者误解，稍有不慎就会导致严重的替换错误。

　　注意：replaceAll传递的第一个参数是正则表达式　　

建议54：正确使用String、StringBuffer、StringBuilder

 　　CharSequence接口有三个实现类与字符串有关，String、StringBuffer、StringBuilder，虽然它们都与字符串有关，但其处理机制是不同的。

　　String类是不可变的量，也就是创建后就不能再修改了，比如创建了一个"abc"这样的字符串对象，那么它在内存中永远都会是"abc"这样具有固定表面值的一个对象，不能被修改，即使想通过String提供的方法来尝试修改，也是要么创建一个新的字符串对象，要么返回自己，比如：

String  str = "abc";
String str1 = str.substring(1);

　　其中str是一个字符串对象，其值是"abc",通过substring方法又重新生成了一个字符串str1，它的值是"bc",也就是说str引用的对象一但产生就永远不会变。为什么上面还说有可能不创建对象而返回自己呢？那是因为采用substring(0)就不会创建对象。JVM从字符串池中返回str的引用，也就是自身的引用。

　　StringBuffer是一个可变字符串，它与String一样，在内存中保存的都是一个有序的字符序列(char 类型的数组)，不同点是StringBuffer对象的值是可改变的，例如：

StringBuffer sb = new StringBuffer("a");
sb.append("b");

　　从上面的代码可以看出sb的值在改变，初始化的时候是"a" ，经过append方法后，其值变成了"ab"。可能有人会问了，这与String类通过 "+" 连接有什么区别呢？例如

String s = "a";
s = s + "b";

　　有区别，字符串变量s初始化时是 "a" 对象的引用，经过加号计算后，s变量就修改为了 “ab” 的引用，但是初始化的 “a” 对象还没有改变，只是变量s指向了新的引用地址，再看看StringBuffer的对象，它的引用地址虽不变，但值在改变。

　　StringBuffer和StringBuilder基本相同，都是可变字符序列，不同点是：StringBuffer是线程安全的，StringBuilder是线程不安全的，翻翻两者的源代码，就会发现在StringBuffer的方法前都有关键字syschronized,这也是StringBuffer在性能上远远低于StringBuffer的原因。

　　在性能方面，由于String类的操作都是产生String的对象，而StringBuilder和StringBuffer只是一个字符数组的再扩容而已，所以String类的操作要远慢于StringBuffer 和 StringBuilder。

　　弄清楚了三者之间的原理，我们就可以在不同的场景下使用不同的字符序列了：

1. 使用String类的场景：在字符串不经常变化的场景中可以使用String类，例如常量的声明、少量的变量运算等；
2. 使用StringBuffer的场景：在频繁进行字符串的运算(如拼接、替换、删除等)，并且运行在多线程的环境中，则可以考虑使用StringBuffer，例如XML解析、HTTP参数解析和封装等；
3. 使用StringBuilder的场景：在频繁进行字符串的运算(如拼接、替换、删除等)，并且运行在单线程的环境中，则可以考虑使用StringBuilder，如SQL语句的拼接，JSON封装等。

　　注意：在适当的场景选用字符串类型 

建议55：注意字符串的位置

 　　看下面一段程序：

public class Client55 {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = 1 + 2 + "apples";
        String str2 = "apples" + 1 + 2;
        System.out.println(str1);
        System.out.println(str2);
    }
}

　　想想两个字符串输出的结果的苹果数量是否一致，如果一致，会是几呢？

　　答案是不一致，str1的值是"3apples" ,str2的值是“apples12”，这中间悬殊很大，只是把“apples” 调换了一下位置，为何会发生如此大的变化呢？

　　这都源于java对于加号的处理机制：在使用加号进行计算的表达式中，只要遇到String字符串，则所有的数据都会转换为String类型进行拼接，如果是原始数据，则直接拼接，如是是对象，则调用toString方法的返回值然后拼接，如：

　　str =  str + new ArrayList();

　　上面就是调用ArrayList对象的toString方法返回值进行拼接的。再回到前面的问题上，对与str1 字符串，Java的执行顺序是从左到右，先执行1+2，也就是算术加法运算，结果等于3，然后再与字符串进行拼接，结果就是 "3 apples",其它形式类似于如下计算：

　　String str1 = (1 + 2 ) + "apples" ;

　　而对于str2字符串，由于第一个参与运算的是String类型，加1后的结果是“apples 1” ，这仍然是一个字符串，然后再与2相加，结果还是一个字符串，也就是“apples12”。这说明如果第一个参数是String，则后续的所有计算都会转变为String类型，谁让字符串是老大呢！

　　注意： 在“+” 表达式中，String字符串具有最高优先级。