JavaSE系列Java中的字符串之字符串常量池

Posted 2021-12-28 未见花闻

⭐️前面的话⭐️

本篇文章带大家认识Java基础知识——字符串类，在前面我们已经知道如何在Java中定义字符串，本文将介绍Java字符串中的字符串常量池，探究字符串相等问题。

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• 1.字符串的创建
• 2.字符串相等问题
• • 2.1字符串常量池
  • 2.2字符串引用相等的判断
  • 2.3字符串内容相等的判断
  • 2.4理解字符串内容不可变

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1.字符串的创建

在Java当中，使用String类来表示，"abc"是一个字符串常量，是String类对象，String类是一种引用类型，其引用变量可以指向String类的对象，如果需要创建一个字符串对象，有以下3种方法：

public class CreatTest 
    public static void main(String[] args) 
        //字符串创建
        String str1 = "CSDN";//方法1
        String str2 = new String("weijianhuawen");//方法2
        char[] ch = 'j','a','v','a';
        String str3 = new String(ch);//方法3

        System.out.println(str1);
        System.out.println(str2);
        System.out.println(str3);
    

方法1：直接定义String类引用变量指向一个字符串常量对象。
方法2：使用new创建一个新的字符串对象，传入构造函数的参数类型为String。
方法3：使用new创建一个新的字符串对象，传入构造函数的参数类型为字符数组。

字符串类是引用变量，在一个方法中修改引用的值是无效的，因为方法里面的引用变量是局部变量，作用域是在方法内。区别与数组，利用[]形式访问的数组对象的内容，并不是引用变量的值，所以数组利用[]修改是有效的。

public class Test2 
    public static void func(String str, char[] ch) 
        str = "bili";
        ch[0] = 'w';
    
    public static void main(String[] args) 
        String s = "csdn";
        char[] c = 'a', 'b', 'c';
        System.out.println(s);
        System.out.println(c);
        System.out.println("=================");
        func(s, c);
        System.out.println(s);
        System.out.println(c);
    

jdk1.8版本中String类的本质是char[]，这一点可以通过访问String源码能够观察到。

我们发现这个字符数组是被private final修饰的，因此字符串是不可变对象，因为你无法获取和修改这个对象。

2.字符串相等问题

2.1字符串常量池

在Java中为了提高效率，引入了常量池，那什么是常量池呢？常见的常量池有class文件常量池，运行时常量池，字符串常量池等。

这个“池”怎么理解呢？打个比方，你的女朋友想要吃瓜子，然后你剥瓜子，你事先把瓜子剥到一个盘中，然后你的女朋友要吃瓜子的时候可以从这个盘子中取，不需要等待你把剥瓜子剥完，这个盘就是这里所谓的“池”，使用“池”能够提高程序运行的效率。

class文件常量池储存在磁盘上，编译后形成的字节码文件，原本定义的很多基本类型常量，比如int a = 2，这个2就被放在了这个常量池当中。
运行时常量池，当程序把编译好的字节码文件加载到JVM后，会形成一个运行时常量池，也称为方法区，实际上是class文件常量池。
字符串常量池，主要存放字符串常量，本质上是一个哈希表，直接使用双引号""声明定义的字符串常量都会被存入字符串常量池当中去，jdk1.8后使用new新建的String对象也会存入常量池中。

刚刚说到了哈希表，那哈希表是什么呢？哈希表是一种数据结构，是描述和组织数据的一种方式，本质上哈希表就是一个数组，在存储数据的时候会根据一个映射关系将数据存储在数组当中，这个映射关系就叫做哈希函数，当然也有可能存在多个数据通过哈希函数映射后，得到在数组中的位置是一样的，这时就引发了哈希冲突，解决哈希冲突常用的方法就是使用链表，也就是说哈希表里面数组类型为链表，数组中存放的是链表的首元素的地址。这里简单认识一下，后面介绍数据结构时专门讲解哈希表。

2.2字符串引用相等的判断

了解了字符串常量池就能来分析String引用是否相等了。

public class Test3 
    public static void main(String[] args) 
        String str1 = "csdn";
        String str2 = "csdn";
        System.out.println(str1 == str2);//(1)
        System.out.println("============");
        String str3 = new String("csdn");
        System.out.println(str1 == str3);//(2)
        System.out.println("=============");
        String str4 = "cs" + "dn";
        System.out.println(str1 == str4);//(3)
        System.out.println("============");
        String str5 = "cs";
        String str6 = str5 + "dn";
        System.out.println(str1 == str6);//(4)
    

(1)：定义str1时，检查字符串csdn是否入池，发现没有入池，先将字符串入池，然后将该字符串对象地址赋值给str1，定义str2时，检查字符串csdn是否入池，发现已经入池，直接将已经入池的字符串对象地址赋值给str2，所以str1与str2引用的值是相等的，所以输出true。

(2)：定义str3时，会先新建一个String对象，然后检查字符串csdn是否入池，如果没入池则入池，再将入池后的对象的内容拷贝给新建的String对象，当然在这个栗子csdn是已经入池了的，则直接将该对象的内容拷贝给新建的String对象。很明显，str1与str3的引用值是不同的，所以输出false。

(3)：定义str4时，编译时就会把cs与dn拼接为csdn，所以编译后str4得到的就是csdn对象的地址，这就与栗子(1)一样了，会先去常量池里找，常量池中有该字符串，所以str4的引用值与str1相等，结果输出true。


(4)：定义str5时，会将字符串cs入池，因为str5是一个变量，编译时期不会将两字符串拼起来，所以定义str6时会将dn入池，运行时会使用StringBuilder类将两个字符串进行拼接（该类在后面详细介绍），会得到一个新对象，该对象中存有拼接后的字符串csdn，注意使用拼接得到的字符串不会自动入池。所以str1与str6的值不相等，输出false。



当然除了自动入池，还可以手动入池，可以使用$intern()$方法手动入池。

2.3字符串内容相等的判断

判断两个字符串内容是否相等，使用string类中的equals方法，下图为该方法的源码。（Object类是所有类的父类，所以Object变量可以接受所以类的引用变量）

对于源码实现的思路不细说，重点是知道如何使用它。

public class Test4 
    public static void main(String[] args) 
        String str1 = "weijianhuawen";
        String str2 = "WJHW";
        String str3 = "weijianhuawen";
        System.out.println(str1.equals(str2));
        System.out.println(str1.equals(str3));//将确定不为null的对象放前面，可防止空指针异常，但是这样做有时候会忽略方法内对象为null的情况
        System.out.println(str1.equals(null));
    

2.4理解字符串内容不可变

我们根据源码知道字符串本质上就是一个字符数组。但是这个数组被private final修饰，我们不能访问和修改，所以字符串内容是不可变的，如果硬要改变，只能采取反射（现在了解即可，后续博文详细介绍）。
反射是面向对象编程的一种重要特性, 有些编程语言也称为 “自省”.
指的是程序运行过程中, 获取/修改某个对象的详细信息(类型信息, 属性信息等), 相当于让一个对象更好的 “认清自己”

为什么 String 要不可变?

1. 方便实现字符串对象池. 如果 String 可变, 那么对象池就需要考虑何时深拷贝字符串的问题了。
2. 不可变对象是线程安全的。
3. 不可变对象更方便缓存 hash code, 作为 key 时可以更高效的保存到 HashMap 中。

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本篇文章就到这了，下一篇文章将进一步介绍字符串常用方法及StringBuilder的用法。 觉得文章写得不错的老铁们，点赞评论关注走一波！谢谢啦！