学了这么久，你到底懂不懂Java的String？

Posted 2021-06-05 JAVA炭烧

1.String的特性

1.1不变性

我们常常听人说，HashMap 的 key 建议使用不可变类，比如说 String 这种不可变类。这里说不可变指的是类值一旦被初始化，就不能再被改变了，如果被修改，将会是新的类，我们写个demo 来演示一下。

public class test {
    public static void main(String[] args){
        String str="hello";
        str=str+"world";
    }
}

从代码上来看，s 的值好像被修改了，但从 debug 的日志来看，其实是 s 的内存地址已经被修了，也就说 s =“world” 这个看似简单的赋值，其实已经把 s 的引用指向了新的 String，debug 截图显示内存地址已经被修改，两张截图如下，我们可以看到标红的地址值已经修改了。


用示意图来表示堆内存，即见下图。

我们可以看下str的地址已经改了，说了生成了两个字符串，String类的官方注释为Strings are constant; their values cannot be changed after they are created. 简单翻译下为字符串是常量；它们的值在创建后不能更改。
下面为String的相关代码，如下代码，我们可以看到：

1.String 被 final 修饰，说明 String 类绝不可能被继承了，也就是说任何对 String 的操作方法，都不会被继承覆写，即可保证双亲委派机制，保证基类的安全性。

2.String 中保存数据的是一个 char 的数组 value。我们发现 value 也是被 final 修饰的，也就是说 value 一旦被赋值，内存地址是绝对无法修改的，而且 value 的权限是 private 的，外部绝对访问不到，String没有开放出可以对 value 进行赋值的方法，所以说 value 一旦产生，内存地址就根本无法被修改。

/** 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;

1.2相等判断

相等判断逻辑写的很清楚明了，如果有人问如何判断两者是否相等时，我们可以从两者的底层结构出发，这样可以迅速想到一种贴合实际的思路和方法，就像 String 底层的数据结构是 char 的数组一样，判断相等时，就挨个比较 char 数组中的字符是否相等即可。
（这里先挖个坑，携程问过类似题目）

 public boolean equals(Object anObject) {
       //如果地址相等，则直接返回true       
       if (this == anObject) {
            return true;
        }
        //如果为String字符串，则进行下面的逻辑判断
        if (anObject instanceof String) {
            //将对象转化为String
            String anotherString = (String)anObject;
            //获取当前值的长度
            int n = value.length;
            //先比较长度是否相等，如果长度不相等，这两个肯定不相等
            if (n == anotherString.value.length) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                //while循环挨个比较每个char
                while (n-- != 0) {
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

相等逻辑的流程图如下，我们可以看到整个流程还是很清楚的。

1.3替换操作

替换在平时工作中也经常使用，主要有 replace 替换所有字符、replaceAll 批量替换字符串、replaceFirst这三种场景。
下面写了一个 demo 演示一下三种场景：

public static void main(String[] args) {
        String str = "hello word !!";
        System.out.println("替换之前 :" + str);
        str = str.replace('l', 'd');
        System.out.println("替换所有字符 :" + str);
        str = str.replaceAll("d", "l");
        System.out.println("替换全部 :" + str);
        str = str.replaceFirst("l", "");
        System.out.println("替换第一个 l :" + str);
    }

输出的结果是：

这边要注意一点是replace和replaceAll的区别，不是替换和替换所有的区别哦。
而是replaceAll支持正则表达式，因此会对参数进行解析（两个参数均是），如replaceAll("\\d", “”)，而replace则不会，replace("\\d","")就是替换"\\d"的字符串，而不会解析为正则。

1.4 intern方法

String.intern() 是一个 Native 方法，即是c和c++与底层交互的代码，它的作用（在
JDK1.6和1.7操作不同
）是：
如果运行时常量池中已经包含一个等于此 String 对象内容的字符串，则直接返回常量池中该字符串的引用；
如果没有， 那么
在jdk1.6中，将此String对象添加到常量池中，然后返回这个String对象的引用（此时引用的串在常量池）。
在jdk1.7中，放入一个引用，指向堆中的String对象的地址，返回这个引用地址（此时引用的串在堆）。

/**
     * Returns a canonical representation for the string object.
     * <p>
     * A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the
     * class {@code String}.
     * <p>
     * When the intern method is invoked, if the pool already contains a
     * string equal to this {@code String} object as determined by
     * the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is
     * returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the
     * pool and a reference to this {@code String} object is returned.
     * <p>
     * It follows that for any two strings {@code s} and {@code t},
     * {@code s.intern() == t.intern()} is {@code true}
     * if and only if {@code s.equals(t)} is {@code true}.
     * <p>
     * All literal strings and string-valued constant expressions are
     * interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the
     * <cite>The Java&trade; Language Specification</cite>.
     *
     * @return  a string that has the same contents as this string, but is
     *          guaranteed to be from a pool of unique strings.
     */    
public native String intern();

如果看上面看不懂，我们来看下一下具体的例子，并来分析下。

public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("Java炭烧");
        s1.intern();
        String s2 = "Java炭烧";
        System.out.println(s1 == s2);

        String s3 = new String("Java炭烧") + new String("test");
        s3.intern();
        String s4 = "Java炭烧test";
        System.out.println(s3 == s4);

    }

我们来看下结果，实际的打印信息如下。

为什么显示这样的结果，我们来看下。所以在 jdk7 的版本中，字符串常量池已经从方法区移到正常的堆 区域了。

第一个false：

第一句代码String s1 = new String(“Java炭烧”);生成了2个对象。常量池中的“Java炭烧” 和堆中的字符串对象。s1.intern(); 这一句是 s1 对象去常量池中寻找后，发现 “Java炭烧” 已经在常量池里了。接下来String s2 = “Java炭烧”; 这句代码是生成一个 s2的引用指向常量池中的“Java炭烧”对象。 结果就是 s 和 s2 的引用地址明显不同，所以为打印结果是false。

第二个true:

先看 s3和s4字符串。String s3 = new String(“Java炭烧”) + new String(“test”);，这句代码中现在生成了3个对象，是字符串常量池中的“Java炭烧” ,"test"和堆 中的 s3引用指向的对象。此时s3引用对象内容是”Java炭烧”，但此时常量池中是没有 “Java炭烧test”对象的，接下来s3.intern();这一句代码，是将 s3中的“Java炭烧”字符串放入 String 常量池中，因为此时常量池中不存在“Java炭烧”字符串，常量池不需要再存储一份对象了，可以直接存储堆中的引用。这份引用指向 s3 引用的对象。 也就是说引用地址是相同的。最后String s4 = “Java炭烧test”; 这句代码中”Java炭烧test”是显示声明的，因此会直接去常量池中创建，创建的时候发现已经有这个对象了，此时也就是指向 s3 引用对象的一个引用。所以 s4 引用就指向和 s3 一样了。因此最后的比较 s3 == s4 是 true。

我们再看下，如果把上面的两行代码调整下位置，打印结果是不是不同。

public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("Java炭烧");
        String s2 = "Java炭烧";
        s1.intern();
        System.out.println(s1 == s2);

        String s3 = new String("Java炭烧") + new String("test");
        String s4 = "Java炭烧test";
        s3.intern();
        System.out.println(s3 == s4);

    }

第一个false: s1 和 s2 代码中，s1.intern();，这一句往后放也不会有什么影响了，因为对象池中在执行第一句代码String s = new String(“Java炭烧”);的时候已经生成“Java炭烧”对象了。下边的s2声明都是直接从常量池中取地址引用的。 s 和 s2 的引用地址是不会相等的。

第二个false：与上面唯一的区别在于 s3.intern(); 的顺序是放在String s4 = “Java炭烧test”;后了。这样，首先执行String s4 = “Java炭烧test”;声明 s4 的时候常量池中是不存在“Java炭烧test”对象的，执行完毕后，“学习Java的小姐姐test“对象是 s4 声明产生的新对象。然后再执行s3.intern();时，常量池中“Java炭烧test”对象已经存在了，因此 s3 和 s4 的引用是不同的。

2. String、StringBuilder和StringBuffer

2.1 继承结构

2.2 主要区别
1）String是不可变字符序列，StringBuilder和StringBuffer是可变字符序列。
2）执行速度StringBuilder > StringBuffer > String。
3）StringBuilder是非线程安全的，StringBuffer是线程安全的。

小结

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