Java String类的底层 java里string

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mob64ca13f5c557 2023-08-31 10:12:22

文章标签 Java String类的底层字符串 System 字符数组 文章分类 Java 后端开发

Java中与字符串相关的常用类有：String StringBuffer StringBuilder等，下面对最常用的String相关用法总结

1. String

1.1 String的特性

String类代表字符串。java程序中的所有字符串字面值（如"abc"等）都可以作为此类的实例。
String类是一个final类，代表不可变的字符序列。
字符串是常量，用双引号引起来。它们的值在创建之后不能更改。
String对象的字符内容是存储在一个字符数组value[]中的。

1.2 String对象的创建

主要创建方式有两种

直接赋值

String str1 = "hello";

调用String构造方法

String str2 = new String("hello");

直接赋值产生的String对象str1存储在字符串常量池中；new创建的对象str2存储在堆内存中。

package day22;

public class StringTest {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "你好啊";
        System.out.println("通过字面量直接赋值方式创建String对象：" + s);

        s = new String();
        System.out.println("通过调用无参的构造方式创建String对象：" + s);

        s = new String("abc");
        System.out.println("通过调用有参的构造方式创建String对象：" + s);

        char[] chs = {'a','b','c'};

        s = new String(chs);
        System.out.println("通过传入char数组的方式创建String对象：" + s);

        s = new String(chs,0,1);
        System.out.println("通过传入char数组的起始索引和结束索引的方式创建String对象：" + s);


    }
}

1.3 String类的常用方法

返回字符串的长度

public synchronized int length(){}

返回某索引处的字符

public char charAt(int index){}

判断字符串是否为空字符串

public boolean isEmpty() {}

使用默认语言环境，将String中的所有字符转换为小写

public String toLowerCase(){}

使用默认语言环境，将String中的所有字符转换为大写

public String toUpperCase(){}

在忽略大小写的情况下，比较字符串内容是否相同

public boolean equalsIgnoreCase(String anotherString){}

将字符串拼接

public String concat(String str){}

分割字符串

//以逗号分割字符串
public class Test {
    public static void main(String args[]) {
        String str = "小学,初中,高中,大专,本科,研究生,博士";
        String[] buff = str.split(",");
        for(int i=0;i<buff.length;i++){
            System.out.println(buff[i]);
        }
    }
}
//以空格分割字符串
String res = str.split(" ");
//以\\分割字符串（用于IP是否合法的校验中）
String res = str.split("\\");

比较字符串大小（如果小于0，说明当前的字符串比传入的字符串小；如果等于0，那么字符串相等；如果大于0，当前的字符串比插入的字符串大）

public int compareTo(String anotherString){}

从指定索引位置开始截取字符串

public String substring(int beginIndex) {}

将字符串从指定位置截取到结束位置

public String substring(int beginIndex, int endIndex){}

判断当前字符串是否包含指定的char值序列

public boolean contains(CharSequence s){}

返回指定子字符串出现在当前字符串的第一个索引位置

public int indexOf(String str){}

返回指定子字符串在当前字符串中最右边出现的索引位置

public int lastIndexOf(String str){}

1.4 String类型的转换

1.4.1 与基本数据类型的转换

基本数据类型转换为String

public static String valueOf(Object obj){}

String转换为基本数据类型

public static int parseXxx(String s) throws NumberFormatException{}

package day22;
public class StringTest {
    public static void main(String[] args) {
        Integer i = 123;
        String s = String.valueOf(i);
        System.out.println("基本数据类型转换为String类型：" + s);
        int parseInt = Integer.parseInt(s);
        System.out.println("String类型转换为基本数据类型：" + parseInt);

    }
}

比较字符串内容是否相同

public boolean equals(Object anObject){}

equals方法是重点。

==与equals的区别

String str1 = "hello";
String str2 = "hello"
String str3 = new String("hello");
String str4 = new String("hello");
System.out.println(str1 == str2);
System.out.println(str3 == str4);
System.out.println(str3.equals(str4));

输出结果为

true
false
true

原因解释：
== 是用来判断地址是否相同,且直接赋值的字符串对象保存在常量池中，对象str1和str2所指地址相同。由new创建的字符串对象str3和str4保存在堆内存中，地址不同。所以前两个为true false.
String重写后的equals()方法用来判断所指地址对应值是否相同。
3. equals方法继承源
String中对于继承Object类的equals方法进行了重写。
在Object类中，，equals方法的具体实现也是==

public boolean equals(Object obj) {return (this == obj);}

String重写equals方法

public boolean equals(Object anObject) {
        if (this == anObject) {
            return true;
        }
        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = value.length;
            if (n == anotherString.value.length) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

因为String类对equals方法进行了重写，所以可以直接用equals方法判断字符串的值是否相等。

intern方法
当嗲用某个字符串对象的intern方法时，会去字符串常量池中寻找，如果已经存在一个值相等的字符串对象的话，直接返回该对象的引用。如果不存在，则在字符串常量池中创建该对象，并返回。zz

在这里插入代码片

1.4.2 与字符数组的转换

字符数组转换为String类型

public String(char value[]){}  //也就是string的一个赋值类型

部分字符数组转换为String类型

public String(char value[], int offset, int count){}

String类型转换为字符数组

public char[] toCharArray() {}

package day22;

import java.util.Arrays;
public class StringTest {
    public static void main(String[] args) {
        char[] chs = {'a','b','b'};
        String s = new String(chs);
        System.out.println("字符数组转换为String类型：" + s);
        char[] chars = s.toCharArray();
        System.out.println("String类型转换为字符数组：" + Arrays.asList(chars));
    }
}

2. StringBuffer 与StringBuilder

当对字符串进行修改时，需要用到StringBuffer与StringBuilder类
和 String 类不同的是，StringBuffer 和 StringBuilder 类的对象能够被多次的修改，并且不产生新的未使用对象。

StringBuilder 类在 Java 5 中被提出，它和 StringBuffer 之间的最大不同在于 StringBuilder 的方法不是线程安全的（不能同步访问）。

由于 StringBuilder 相较于 StringBuffer 有速度优势，所以多数情况下建议使用 StringBuilder 类。然而在应用程序要求线程安全的情况下，则必须使用 StringBuffer 类。

2.1 StringBuffer

2.1.1常用函数

public class Test{
  public static void main(String args[]){
  //初始化一个StringBuffer对象
    StringBuffer sBuffer = new StringBuffer("菜鸟教程官网：");
    StringBuffer res = new StringBuffer("");
    //append将指定的字符串追加到此字符序列
    sBuffer.append("www");
    sBuffer.append(".runoob");
    sBuffer.append(".com");
    System.out.println(sBuffer);  
  }
}

将此字符序列用其反转形式取代。

public StringBuffer reverse()

移除此序列的子字符串中的字符。

public delete(int start, int end)

将字符串插入此序列第i个位置中。

public insert(String str, int i)

使用给定 String 中的字符替换此序列的子字符串中的字符。

replace(int start, int end, String str)

返回此序列中数据的字符串表示形式。

res.toString();
String toString()

2.2 StringBuilder

3. 常见面试题

什么是字符串常量池
字符串的分配，和其他的对象分配一样，耗费高昂的时间与空间代价。JVM为了提高性能和减少内存开销，在实例化字符串常量的时候进行了一些优化。为了减少在JVM中创建的字符串的数量，字符串类维护了一个字符串池，每当代码创建字符串常量时，JVM会首先检查字符串常量池。如果字符串已经存在池中，就返回池中的实例引用。如果字符串不在池中，就会实例化一个字符串并放到池中。Java能够进行这样的优化是因为字符串是不可变的，可以不用担心数据冲突进行共享。
String是线程安全的吗？
是的，因为String是不可变的，所以是线程安全的。
在使用HashMap时，用String做key有什么好处？
HashMap 内部实现是通过 key 的 hashcode 来确定 value 的存储位置，因为字符串是不可变的，所以当创建字符串时，它的 hashcode 被缓存下来，不需要再次计算，所以相比于其他对象更快。
String和StringBuffer、StringBuilder的区别是什么？String为什么是不可变的？

可变性
String类中使用字符数组保存字符串，private　final　char　value[]，所以string对象是不可变的。StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串，char[] value，这两种对象都是可变的。
线程安全性
String中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，线程安全。AbstractStringBuilder是StringBuilder与StringBuffer的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如expandCapacity、append、insert、indexOf等公共方法。StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。StringBuilder并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。
性能
每次对String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的String对象，然后将指针指向新的String 对象。StringBuffer每次都会对StringBuffer对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用StirngBuilder 相比使用StringBuffer 仅能获得10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。
对于三者使用的总结
如果要操作少量的数据用 = String
单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据 = StringBuilder
多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据 = StringBuffer

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