Java从入门到干活必须要懂的String类,看这一篇足矣

    技术2022-07-16  66

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    1 初识 String 类

    小伙伴们几乎都是从第一个 HelloWorld 程序:

    package com.coding.wbp public class HelloWorld { // Java 入口程序,程序从此开始执行 public static void main(String[] args) { String content = "Hello,World!" System.out.println(content); // 向控制台打印一条语句 } }

    开始接触 String 类,估计那个时候它认识你,而你不认识它。String 类是 java 编程中使用频率最高的类,没有之一,而且在面试中几乎都以 String 相关问题开始的,深入掌握 String 的知识是必要的。

    2 String 类如何定义

    Java API 中这样描述:

    The {@code String} class represents character strings. All string literals in Java programs, such as {@code "abc"}, are implemented as instances of this class. Strings are constant; their values cannot be changed after they are created...

    即 String 类表示字符串。Java 程序中的所有字符串(如 “abc” )都作为此类实现的实例。字符串是常量;它们的值在创建之后不能更改。

    以当下主流的 JDK 版本 1.8 为例,String 类内部存储结构为字符数组,源码如下:

    package java.lang;//源码包路径,这个包下面定义java基本类型 public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { /** The value is used for character storage. */ private final char value[];//决定String类不可变 /** Cache the hash code for the string */ private int hash; // Default to 0 // ... other }

    String 类被定义为 final 类型,即不可被其他类继承。从成员变量 final char 数组知道 String 类存储的值是 final 类型的,不能被改变的,所以 string 中存储的某个改变就会生成一个新的 String 类型对象,存储 String 数据也不一定从数组的第 0 个元素开始的,而是从 offset 所指的元素开始。

    在 JDK 1.9 之后 String 类的实现改用 byte 数组来存储字符串 private final byte[] value

    JDK1.8 中 String 源代码中包含几个重要的方法:

    2.1 构造方法

    String 类有以下 4 个重要的构造方法:

    //无参构造方法 public String() { this.value = "".value; } // String 为参数的构造方法,这个最为常用 public String(String original) { this.value = original.value; this.hash = original.hash; } // char[] 为参数构造方法 public String(char value[]) { this.value = Arrays.copyOf(value, value.length); } // StringBuilder 为参数的构造方法 public String(StringBuilder builder) { this.value = Arrays.copyOf(builder.getValue(), builder.length()); }

    其中,比较容易忽略的是以 StringBuilder 为参数的构造函数,这里涉及到 String,StringBuilder 和 StringBuffer 三者的区别相关知识,见下文。

    2.2 equals 方法

    String 类中的 equals 方法重写了 Object 中的 equals 方法,equals 方法需要传递一个 Object 类型的参数值,在比较时会先通过 instanceof 判断是否为 String 类型,如果不是则会直接返回 false,如果是,再比较字符串的长度及值是否相同。源码如下:

    //比较两个字符串是否相等 public boolean equals(Object anObject) { if (this == anObject) { return true; } if (anObject instanceof String) { //判断类型是否为String类型 String anotherString = (String)anObject; int n = value.length; if (n == anotherString.value.length) {//长度相同,则比较值是否相等 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; }

    2.3 其他经常用到的方法

    join():把字符串数组转为字符串compareTo(): 比较两个字符串是否相等indexOf():查询字符串首次出现的下标位置contains():查询字符串中是否包含另一个字符串length():查询字符串的长度replace():替换字符串中的某些字符split():把字符串分割并返回字符串数组

    3 String 对象创建及使用

    直接撸一把代码:

    package com.coding.wbp public static void main(String[] args) { String str1 = "abc"; //方式1 直接赋值创建 String str2 = "abc"; //方式2 通过构造函数创建 String str3 = new String("abc"); System.out.println("str1 == str2 is " + (str1 == str2)); System.out.println("str1 == str3 is " + (str1 == str3)); System.out.println("str1.equals(str2) is " + str1.equals(str2)); System.out.println("str2.equals(str3) is " + str2.equals(str3)); }

    运行结果输出:

    str1 == str2 is true str1 == str3 is false str1.equals(str2) is true str2.equals(str3) is true

    直接赋值和通过构造器创建两种方法的区别: String str2 = “abc”; 此方式最多创建一个 String 对象,最少不创建 String 对象。如果常量池中,存在”abc”,那么 str2 直接引用,此时不创建 String 对象。否则,先在常量池先创建”abc”内存空间,再引用。 String str3 = new String(“abc”); 此方式最多创建两个 String 对象,至少创建一个 String 对象。因为 new 关键字一定会在堆空间开辟一块新的内存空间,而"abc"如果存在,则不创建,所以至少创建一个 String 对象。

    4 String 常见面试题

    4.1 String 定义为 final 类的好处

    final 修饰的第一个好处是安全;第二个好处是高效。

    Java 语言之父 James Gosling 设计的初衷,他会更倾向于使用 final,因为它能够缓存结果,当你在传参时不需要考虑谁会修改它的值;如果是可变类的话,则有可能需要重新拷贝出来一个新值进行传参,这样在性能上就会有一定的损失。James Gosling 设计为 final 类的另一个原因是安全,当你在调用其他方法时,比如调用一些系统级操作指令之前,可能会有一系列校验,如果是可变类的话,可能在你校验过后,它的内部的值又被改变了,这样有可能会引起严重的系统崩溃问题。

    若 String 允许被继承, 由于它的高度被使用率, 可能会降低程序的性能,所以 String 被定义成 final。另外如果指定一个类为 final,则该类所有的方法都是 final,Java 编译器会寻找机会内联(inline)所有的 final 方法(这和具体的编译器实现有关)。此举能够使性能平均提高 50%。

    4.2 String、StringBuilder 和 StringBuffer 的区别

    因为 String 类型是不可变的,所以在字符串拼接的时候如果使用 String 的话性能会很低,因此 JDK 提供了可变的两种数据类型 StringBuilder 及 StringBuffer。

    可变性 String 类型的对象是 immutable 不可变的,一旦 String 对象创建后,包含在这个对象中的字符系列是不可以改变的,直到这个对象被销毁。StringBuilder 和 StringBuffer 类型的字符串是可变的。 安全性 String 的对象是不可变的,可以理解为常量,线程安全。StringBuffer 类型线程安全,使用 synchronized 来保证线程安全;而 StringBuilder 类型不是线程安全的。 性能 每次操作 String 类型改变其对象时,都会生成新的对象,然后将指针指向新的 String 对象,效率较低。StringBuffer 及 StringBuilder 每次会对对象本身进行操作,不会生成新的对象并改变对象引用,性能相对较好,相同情况下使用 StringBuilder 相比 StringBuffer 能获得 10%-15%性能提升,但 StringBuilder 线程不安全。 使用场景 操作少量的字符串:可以直接使用 String 类单线程操作字符串缓冲区大量字符串:使用 StringBuilder 类多线程操作字符串缓冲区大量字符串:使用 StringBuffer 类 欢迎关注微信公众号:Coding我不配 获取更多干货,一起每天进步一点点。

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