java中特殊的String类型

Posted 2020-12-30 伊人如梦

Java中String是一个特殊的包装类数据有两种创建形式：

1. String s = "abc";
2. String s = new String("abc");    

    第一种先在栈中创建一个对String类的对象引用变量s，然后去查找"abc"是否被保存在字符串常量池中，如果没有则在栈中创建三个char型的值‘a‘、‘b‘、‘c‘，然后在堆中创建一个String对象object，它的值是刚才在栈中创建的三个char型值组成的数组{‘a‘、‘b‘、‘c‘}，接着这个String对象object被存放进字符串常量池，最后将s指向这个对象的地址，如果"abc"已经被保存在字符串常量池中，则在字符串常量池中找到值为"abc"的对象object，然后将s指向这个对象的地址。

    第一种特点：JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。

    第二种可以分解成两步1、String object = "abc"; 2、String s = new String(object); 第一步参考第一种创建方式，而第二步由于"abc"已经被创建并保存到字符串常量池中，因此jvm只会在堆中新创建一个String对象，它的值共享栈中已有的三个char型值。

    第二种特点：一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象。

    在讲字符串比较前，必须要了解==和equals的区别：

因为java所有类都继承于Object基类，而Object中equals用==来实现，所以equals和==是一样的，都是比较对象地址，java api里的类大部分都重写了equals方法，包括基本数据类型的封装类、String类等。对于String类==用于比较两个String对象的地址，equals则用于比较两个String对象的内容(值)。

    例1：字符串常量池的使用

String s0 = "abc"; String s1 = "abc"; System.out.println(s0==s1); //true 可以看出s0和s1是指向同一个对象的。

　 例2：String中==与equals的区别 

String s0 =new String ("abc"); String s1 =new String ("abc"); System.out.println(s0==s1); //false 可以看出用new的方式是生成不同的对象 System.out.println(s0.equals(s1)); //true 可以看出equals比较的是两个String对象的内容(值)

    例3：编译期确定　　

String s0="helloworld"; String s1="helloworld"; String s2="hello" + "word"; System.out.println( s0==s1 ); //true 可以看出s0跟s1是同一个对象 System.out.println( s0==s2 ); //true 可以看出s0跟s2是同一个对象

    分析：因为例子中的 s0和s1中的"helloworld”都是字符串常量，它们在编译期就被确定了，所以s0==s1为true；而"hello”和"world”也都是字符串常量，当一个字符串由多个字符串常量连接而成时，它自己肯定也是字符串常量，所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量，所以s2也是常量池中"helloworld”的一个引用。所以我们得出s0==s1==s2；

      例4：编译期无法确定 

String s0="helloworld"; String s1=new String("helloworld"); String s2="hello" + new String("world"); System.out.println( s0==s1 ); //false System.out.println( s0==s2 ); //false System.out.println( s1==s2 ); //false

    分析：用new String() 创建的字符串不是常量，不能在编译期就确定，所以new String() 创建的字符串不放入常量池中，它们有自己的地址空间。

s0还是常量池中"helloworld”的引用，s1因为无法在编译期确定，所以是运行时创建的新对象"helloworld”的引用，s2因为有后半部分new String(”world”)所以也无法在编译期确定，所以也是一个新创建对象"helloworld”的引用；

     例5：编译期优化

String s0 = "a1"; String s1 = "a" + 1; System.out.println((s0 == s1)); //result = true String s2 = "atrue"; String s3= "a" + "true"; System.out.println((s2 == s3)); //result = true String s4 = "a3.4"; String s5 = "a" + 3.4; System.out.println((a == b)); //result = true

    分析：在程序编译期，JVM就将常量字符串的"+"连接优化为连接后的值，拿"a" + 1来说，经编译器优化后在class中就已经是a1。在编译期其字符串常量的值就确定下来，故上面程序最终的结果都为true。

    例6：编译期无法确定 

String s0 = "ab"; String s1 = "b"; String s2 = "a" + s1; System.out.println((s0 == s2)); //result = false

    分析：JVM对于字符串引用，由于在字符串的"+"连接中，有字符串引用存在，而引用的值在程序编译期是无法确定的，即"a" + s1无法被编译器优化，只有在程序运行期来动态分配并将连接后的新地址赋给s2。所以上面程序的结果也就为false。

    例7：编译期确定 

String s0 = "ab"; final String s1 = "b"; String s2 = "a" + s1; System.out.println((s0 == s2)); //result = true

    分析：和[6]中唯一不同的是s1字符串加了final修饰，对于final修饰的变量，它在编译时被解析为常量值的一个本地拷贝存储到自己的常量 池中或嵌入到它的字节码流中。所以此时的"a" + s1和"a" + "b"效果是一样的。故上面程序的结果为true。

    例8：编译期无法确定

String s0 = "ab"; final String s1 = getS1(); String s2 = "a" + s1; System.out.println((s0 == s2)); //result = false private static String getS1() { return "b"; }

    分析：JVM对于字符串引用s1，它的值在编译期无法确定，只有在程序运行期调用方法后，将方法的返回值和"a"来动态连接并分配地址为s2，故上面 程序的结果为false。

 

关于String的不可变设计:

    String是不可改变类(记:基本类型的包装类都是不可改变的)的典型代表，也是Immutable设计模式的典型应用，String变量一旦初始化后就不能更改，禁止改变对象的状态，从而增加共享对象的坚固性、减少对象访问的错误，同时还避免了在多线程共享时进行同步的需要。

    Immutable模式的实现主要有以下两个要点：

    1．除了构造函数之外，不应该有其它任何函数（至少是任何public函数）修改任何成员变量。

    2．任何使成员变量获得新值的函数都应该将新的值保存在新的对象中，而保持原来的对象不被修改。

    String的不可变性导致字符串变量使用+号的代价：

    例9：

String s = “a” + "b” + "c”; String s1 = "a"; String s2 = "b"; String s3 = "c"; String s4 = s1 + s2 + s3;

 

    分析：变量s的创建等价于 String s = “abc”; 由上面例子可知编译器进行了优化，这里只创建了一个对象。由上面的例子也可以知道s4不能在编译期进行优化，其对象创建相当于：

    StringBuffer temp = new StringBuffer();

    temp.append(s1).append(s2).append(s3);

    String s = temp.toString();

    由上面的分析结果，可就不难推断出String 采用连接运算符（+）效率低下原因分析，形如这样的代码：

public class Test { public static void main(String args[]) { String s = null; for(int i = 0; i < 100; i++) { s += "a"; } } }

　　每做一次 + 就产生个StringBuffer对象，然后append后就扔掉。下次循环再到达时重新产生个StringBuffer对象，然后append 字符串，如此循环直至结束。如果我们直接采用StringBuffer对象进行append的话，我们可以节省N - 1次创建和销毁对象的时间。所以对于在循环中要进行字符串连接的应用，一般都是用StringBuffer或StringBulider对象来进行append操作。