JAVA String介绍常量池及StringStringBuilder和StringBuffer得区别. 以及8种基本类型的包装类和常量池得简单介绍

Posted 2021-06-10 Mr丶Zhang

一、概述

　　String是代表字符串的类，本身是一个最终类，使用final修饰，不能被继承。

二、定义方式

　　 

 　　方式一：直接赋值法 

String str1 = "hello";

 

　　方式二：创建法

String str2 = new String("hello");

　　方式三：创建一个字符数组ch，new String ( ch )

char chs[] = {\'h\',\'e\',\'l\',\'l\',\'l\',\'o\'};
String str3 = new String(chs);

 

三、内存

　　字符串在内存中是以字符数组的形式来存储的。

　　在此之前我们要先引入一个概念    常量是在编译期存放在常量池中的。

       我们常说的常量池，就是指方法区中的运行时常量池。

       运行时常量池在jvm内存结构的方法区中。

       因为常量是编译期可以得知的，在编译期会执行全是常量的计算式（编译器优化），把常量以及计算结果值（也是常量）存放在常量池中，减轻运行期的负担。

       方法调用和new是编译期无法得知的，不会放在常量池，而是在运行期放在堆内存中。

 

　　接下来我们通过一系列的练习来熟悉 字符串常量池以及 字符串类型数据在内存中的存放。

    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "hello";
        String str2 = new String("hello");
        System.out.println(str1 == str2);

        String str3 = "hello";
        System.out.println(str1 == str3);
    }

 

　　以上代码得运行结果是什么呢？

　　 

 

 

　　这个时候大家会不会疑惑 这不都是hello吗？怎么会不相同呢？  不要着急，接下来我来给画图讲解一下

　　

 

 

1. 　　“hello” 如果存放在常量池当中，就会占用内存，假如这个hello得空间地址为aaa，那么str1存放得就是hello得地址aaa
2. 　　str2创建一个String对象，那么这个时候肯定在堆上面开辟一块空间，假设这个地址是bbb,在这个String 对象中，存在一个value[] 保存着 orginal传入的字符串，这个val ==“hello”,因为在字符串常量池中已经有了"hello",所以val 直接指向 常量池中的"hello".但是str2 指向的依然是 bbb在堆中的空间。所以 System.out.println(str1 == str2) 为false
3. 　　之后呢,str3 也等于"hello",他也准备把hello放在常量池当中.此时常量池中已经存在"hello",那么之后str3 在存放"hello"地址的时候，就指向的是常量池中原来hello的地址。所以  System.out.println(str1 == str3); 为true

       

注：此为String得源码
public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** 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;

    /**
     * Class String is special cased within the Serialization Stream Protocol.
     *
     * A String instance is written into an ObjectOutputStream according to
     * <a href="{@docRoot}/../platform/serialization/spec/output.html">
     * Object Serialization Specification, Section 6.2, "Stream Elements"</a>
     */
    private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields =
        new ObjectStreamField[0];

    /**
     * Initializes a newly created {@code String} object so that it represents
     * an empty character sequence.  Note that use of this constructor is
     * unnecessary since Strings are immutable.
     */
    public String() {
        this.value = "".value;
    }

    /**
     * Initializes a newly created {@code String} object so that it represents
     * the same sequence of characters as the argument; in other words, the
     * newly created string is a copy of the argument string. Unless an
     * explicit copy of {@code original} is needed, use of this constructor is
     * unnecessary since Strings are immutable.
     *
     * @param  original
     *         A {@code String}
     */
    public String(String original) {
        this.value = original.value;
        this.hash = original.hash;
    }
}

 　　再看另一组练习

　　

public static void main(String[] args) {

        String str1 = "hello";
        String str2 = "hel"+"lo";
        System.out.println(str1==str2);

        String str3 = new String("hel")+"lo";
        System.out.println(str1==str3);

    }

 

　　请判断两次打印结果是什么？

　　

1. str1 指向字符串常量池中的 “hello”
2. str2 是"hel"与"lo" 组合而成的，常量在编译的时候就已经确定了,所以在编译时，已经被处理为"hello",所以也指向 常量池中的"hello"。

3.  str3 首先new 了一个String(“hel”)对象，在堆中开辟一块空间，这个对象中的"hel"同时存放在常量池中，之后又在常量池中开辟一块空间存放 “lo”。两块部分之间的"+",将 String 的对象 与常量池中的 "lo"结合在堆中再次开辟一块新的空间，这块内存中的val ==“hello”，str3指向的是合并之后的对象 ，地址为ddd.

 

四、字符串常量池

　　　　

  在上面的例子中, String类的两种实例化操作, 直接赋值和 new 一个新的 String.

　　String类的设计使用了共享设计模式

　　在JVM底层实际上会自动维护一个对象池（字符串常量池)

 　　 如果现在采用了直接赋值的模式进行String类的对象实例化操作，那么该实例化对象（字符串内容）将自动保存到这个对象池之中.

  　　如果下次继续使用直接赋值的模式声明String类对象，此时对象池之中如若有指定内容，将直接进行引用

  　　如若没有，则开辟新的字符串对象而后将其保存在对象池之中以供下次使用
 　　

　　理解 “池” (pool)

  　　“池” 是编程中的一种常见的, 重要的提升效率的方式, 我们会在未来的学习中遇到各种 “内存池”, “线程池”, “数据库连接池” …然而池这样的概念不是计算机独有, 也是来自于生活中.

 

String str = new String("hello");

 

 

 

这样的做法有两个缺点:

1.  如果使用String构造方法就会开辟两块堆内存空间，并且其中一块堆内存将成为垃圾空间(字符串常量 “hello” 也是一个匿名对象, 用了一次之后就不再使用了, 就成为垃圾空间, 会被 JVM 自动回收掉).

2.  字符串共享问题. 同一个字符串可能会被存储多次, 比较浪费空间.

 

intern(),手动入池

String str1 = "hello";
String str2 = new String("hello").intren();

 

传入构造方法的字符串在字符串常量池中是否存在，如果有的话，就把常量池中的引用传给当前的引用类型变量。

 

 

 

五、理解字符串不可变

public static void main(String[] args) {
        String str = "hello" ;
        str = str + " world" ;
        str += "!!!" ;
        System.out.println(str);
    }

 对于这种代码，乍一看我们以为成功的将str 每次与其他的字符串拼接，但是这样是不可以的， str 原来指向的是"hello",但是 在与" world"拼接之后，又会产生一个新的对象"helll world",再次拼接一个"!!!",那么又会产生一个新的对象"hello world!!!",在内存中就会产生多个对象。 

 

 

 

我们最后需要的是"hello world!!!",但是却开辟了5块内存空间。

如果在一个循环中拼接，那么会开辟更多的内存空间！！

所以这样的代码是极为不可取的！！！

那么如何拼接呢，具体在之后的StringBuff、StringBuilder中介绍。

六、StringBuffer 和 StringBuilder

 StringBuffer 和 StringBuilder 又是一种新的字符串类型。

  通常来讲String的操作比较简单，但是由于String的不可更改特性，为了方便字符串的修改，提供 StringBuffer 和 StringBuilder 类。

  StringBuffer 和 StringBuilder 在功能上大部分是相同的，在这里我们着重介绍 StringBuffer. 

（1）append 方法

  在String中使用"+"来进行字符串连接，但是这个操作在StringBuffer类中需要更改为append()方法。

  String和StringBuffer最大的区别在于：String的内容无法修改，而StringBuffer的内容可以修改。频繁修改字符串的情况考虑使用 StingBuffer。

 public static void main(String[] args) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append("a");
        sb.append("b");
        sb.append("c");
        System.out.println(sb);
    }
 

 

 

 最后返回的是 this，在字符串本身拼接字符串。同时StringBuffer 有自己重写的 toString 方法，可以直接进行打印。

 

//我们将此代码进行反编译
 public static void main(String[] args) {
       String str1 = "abc";
       String str2 = "def";
       String str3 = str1+str2;
       System.out.println(str3);

    }

 

 

 

 

在编译的过程中，我们发现StringBuilder.append 方法的出现；说明：String 的“+” 拼接，会被底层优化为一个 StringBuilder ，拼接的时候会用到 append 方法，也就是说String得“+”拼接就是StringBuilder。

 

区别

String 和 StringBuilder 及 StringBuffer 的区别

String 进行拼接时，底层会被优化为StringBuilder

String的拼接会产生临时对象，但是后两者每次都只是返回当前对象的引用。

String的内容不可修改，StringBuffer与StringBuilder的内容可以修改.

StringBuffer采用同步处理，属于线程安全操作；而StringBuilder未采用同步处理，属于线程不安全操作      synchronized

 

 StringBuilder得源码：

    @Override
    public StringBuilder append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }

 

StringBuffer得源码：

    @Override
    public synchronized StringBuffer append(String str) {
        toStringCache = null;
        super.append(str);
        return this;
    }

 

 

 

8种基本类型的包装类和常量池

 Java 基本类型的包装类的大部分都实现了常量池技术，即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean；这5种包装类默认创建了数值[-128，127]的相应类型的缓存数据，但是超出此范围仍然会去创建新的对象。•两种浮点数类型的包装类 Float,Double 并没有实现常量池技术。

 

/**
*此方法将始终缓存-128到127（包括端点）范围内的值，并可以缓存此范围之外的其他值。
*/
    public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

 

 public static Double valueOf(double d) {
        return new Double(d);
    }

 

 

        Integer i1 = 33;
        Integer i2 = 33;
        System.out.println(i1 == i2);// 输出true
        Integer i11 = 333;
        Integer i22 = 333;
        System.out.println(i11 == i22);// 输出false  因为333 不在-128到127之间，所以他不再常量池当中， 每次都是进行得new 在堆当中创建对象得操作，==相当于比较他们得引用地址，所以为false
        Double i3 = 1.2;
        Double i4 = 1.2;
        System.out.println(i3 == i4);// 输出false     double没有常量池 所以都是在内存中开辟一块空间。所以他们得应用地址不同

 

 

 

  Integer i1 = 40;
  Integer i2 = 40;
  Integer i3 = 0;
  Integer i4 = new Integer(40);
  Integer i5 = new Integer(40);
  Integer i6 = new Integer(0);

  System.out.println("i1=i2   " + (i1 == i2));      //true
  System.out.println("i1=i2+i3   " + (i1 == i2 + i3));    //true
  System.out.println("i1=i4   " + (i1 == i4));   //false
  System.out.println("i4=i5   " + (i4 == i5));   //fasle
  System.out.println("i4=i5+i6   " + (i4 == i5 + i6));    //true     语句i4 == i5 + i6，因为+这个操作符不适用于Integer对象，首先i5和i6进行自动拆箱操作，进行数值相加，即i4 == 40。然后Integer对象无法与数值进行直接比较，所以i4自动拆箱转为int值40，最终这条语句转为40 == 40进行数值比较。
  System.out.println("40=i5+i6   " + (40 == i5 + i6));      //true