Java 基础 — 字符串

字符串是多个字符连接起来组合成的字符序列。字符串分为可变的字符串和不可变的字符串两种。

（1）不可变的字符串：当字符串对象创建完毕之后，该对象的内容(上述的字符序列)是不能改变的，一旦内容改变就会创建一个新的字符串对象。Java中的String类的对象就是不可变的。

（2）可变的字符串：StringBuilder类和StringBuffer类的对象就是可变的；当对象创建完毕之后，该对象的内容发生改变时不会创建新的对象，也就是说对象的内容可以发生改变，当对象的内容发生改变时，对象保持不变，还是同一个。

String、StringBuffer、StringBuilder 都实现了 CharSequence 接口，字符串在底层其实就是char[]，虽然它们都与字符串相关，但是其处理机制不同。

1、String 类（字符串常量）

String类表示不可变的字符串，当前String类对象创建完毕之后，该对象的内容(字符序列)是不变的，因为内容一旦改变就会创建一个一个新的对象。
String 类是final类，不可以继承。对String类型最好的重用方式是组合而不是继承。

（1）String 类实例的创建

方式一：通过字面量赋值创建，需要注意这里是双引号：""，区别与字符char类型的单引号：’’；

String s1 = "laofu"; 

方式二：通过构造器创建;

 String s2 = new String(“laofu”);

两种方式的区别：

方式一：String s1 = “laofu”;
有可能只创建一个String对象，也有可能创建不创建String对象；如果在常量池中已经存在”laofu”，那么对象s1会直接引用，不会创建新的String对象；否则，会先在常量池先创建常量”laofu”的内存空间，然后再引用。

方式二：String s2 = new String(“laofu”);
最多会创建两个String对象，最少创建一个String对象。可使用new关键字创建对象是会在堆空间创建内存区域，这是第一个对象；然后对象中的字符串字面量可能会创建第二个对象，而第二个对象如方式一中所描述的那样，是有可能会不被创建的，所以至少创建一个String个对象。

上图中的常量池：用于存储常量的地方内存区域，位于方法区中。常量池又分为编译常量池和运行常量池两种：
编译常量池：当把字节码加载进JVM的时候，其中存储的是字节码的相关信息（如：行号等）。
运行常量池：其中存储的是代码中的常量数据。

① 使用字符串字面量创建的字符串，也就是单独使用""引号创建的字符串都是直接量，在编译期就会将其存储到常量池中；

② 使用new String("")创建的对象会存储到堆内存中，在运行期才创建；

③ 使用只包含直接量的字符串连接符如"aa" + "bb"创建的也是直接量，这样的字符串在编译期就能确定，所以也会存储到常量池中；

④ 使用包含String直接量的字符串表达式(如"aa" + s1)创建的对象是运行期才创建的，对象存储在堆中，因为其底层是创新了StringBuilder对象来实现拼接的；

（2）String 对象的比较

① 使用”==”号：用于比较对象引用的内存地址是否相同

② 使用equals方法：在Object类中和”==”号相同，但在自定义类中，建议覆盖equals方法去实现比较自己内容的细节；由于String类覆盖已经覆盖了equals方法，所以其比较的是字符串内容。

（3）String对象的空值

① 对象引用为空， 此时s1没有初始化，也在JVM中没有分配内存空间。

String s1 = null; 

② 对象内容为空字符串， 比如： 此时对象s2已经初始化，值为“”，JVM已经为其分配内存空间。

 String s2 = "";

（4）字符串拼接

Java中的字符串可以通过是“+”实现拼接，那么代码中字符串拼接在JVM中又是如何处理的呢？我们通过一个例子说明：通过比较拼接字符串代码编译前后的代码来查看JVM对字符串拼接的处理。

JVM会对字符串拼接做一些优化操作。

① 如果字符串字面量之间的拼接（如"aa" + “bb”），创建的也是直接量，这种情况在编译期就能确定，所以也会存储到常量池中；
② 如果是对象之间拼接，或者是对象和字面量之间的拼接，亦或是方法执行结果参与拼接，String内部会使用StringBuilder先来获取对象的值，然后使用append方法来执行拼接。这种情况只能在运行期才能确定变量的值和方法的返回值。

2、StringBuilder 与 StringBuffer（字符串变量）

StringBuffer 和 StringBuilder都表示可变的字符串，两种的功能方法都是相同的。但唯一的区别：

（1）StringBuffer：StringBuffer中的方法都使用了synchronized修饰符，表示同步操作，在多线程并发的时候可以保证线程安全，但在保证线程安全的时候，对其性能有一定影响，会降低其性能。

（2）StringBuilder：StringBuilder中的方法都没有使用了synchronized修饰符，线程不安全，正因为如此，其性能较高。

对并发安全没有很高要求的情况下，建议使用StringBuilder，因为其性能很高。

3、String、StringBuilder 与 StringBuffer

（1）由于 String 类的操作是产生新的 String 对象，而 StringBuilder 和 StringBuffer 只是一个字符数组的扩容而已，所以 String 类的操作要远慢于 StringBuffer 和 StringBuilder。
大部分情况下：StringBuilder > StringBuffer > String

String 类型和 StringBuffer 类型的主要性能区别其实在于 String 是不可变的对象, 因此在每次对 String类型进行改变的时候其实都等同于生成了一个新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象。每次生成对象都会对系统性能产生影响，特别当内存中无引用对象多了以后， JVM 的 GC 就会开始工作，那速度是一定会相当慢的。

而如果是使用 StringBuffer 类则结果就不一样了，每次结果都会对 StringBuffer 对象本身进行操作，而不是生成新的对象，再改变对象引用。

（2）使用选择

使用 String 类的场景：在字符串不经常变化的场景中可以使用 String 类，例如常量的声明、少量的变量运算。

使用 StringBuffer 类的场景：在频繁进行字符串运算（如拼接、替换、删除等），并且运行在多线程环境中，则可以考虑使用 StringBuffer，例如 XML 解析、HTTP 参数解析和封装。

使用 StringBuilder 类的场景：在频繁进行字符串运算（如拼接、替换、和删除等），并且运行在单线程的环境中，则可以考虑使用 StringBuilder，如 SQL 语句的拼装、JSON 封装等。