Java基础（三）String类解析

字符串广泛应用在 Java 编程中，在 Java 中字符串属于对象，Java 提供了 String 类来创建和操作字符串。

创建字符串

三种构造方法
- public String():创建一个空白字符串，不含有任何内容
- public String(char[] array):根据字符数组的内容，来创建对应的字符串。
- public String(byte[] array):根据字节数组的内容，来创建对应的字符串。
一种直接创建（字面量）
- String str = "Hello";//右边直接用双引号

                //使用空参构造
        String str1 = new String();//小括号留空，说明字符串说明内容都没有
        System.out.println("第1个字符串" +str1);

        //根据字符数组创建字符串
        char[] charArray = {'A','B','C'};
        String str2 = new String(charArray);
        System.out.println("第2个字符串" +str2)
        ;
        //根据字节数组的内容，来创建对应的字符串
        byte[] byteArray = {97,98,99};
        String str3 = new String(byteArray);
        System.out.println("第3个字符串" +str3);

使用直接创建的方式（字面量）创建的字符串放在常量池中，使用new String() 创建的字符串放在堆内存中

String 类是不可改变的

String s = "Hello";
System.out.println("s = " + s);

s = "World";
System.out.println("s = " + s);

// 输出结果为：
Hello
World

实例中的 s 只是一个 String 对象的引用，并不是对象本身，当执行 s = "Hello"; 创建了一个新的对象 "World"，而原来的 "Hello" 还存在于内存中。

String为什么不可变？

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

查看string的源码，即可知道字符串实际上就是一个 char 数组，并且内部就是封装了一个 char 数组。并且这里 char 数组是被 final 修饰的。String 中的所有的方法，都是对于 char 数组的改变，只要是对它的改变，方法内部都是返回一个新的 String 实例。

那放在内存中的hello，什么时候进行释放呢？

这里需要引入一个新的概念，String 常量池

1.常量池（Constant Pool）

1.1 常量池（Class文件常量池）：.java经过编译后生成的.class文件，是Class文件的资源仓库。

1.2 常量池中主要存放俩大常量：字面量（文本字符串，final常量）和符号引用（类和接口的全局定名，字段的名称和描述，方法的名称和描述），如下图：

image.png

运行时常量池（Constant Pool）

运行时常量池是方法区的一部分。在Class常量池中，用于存放编译期间生成的字面量和符号量，在类加载完之后，存入运行时常量池中。而运行时常量池期间也有可能加入新的常量（如：String.intern方法）

String常量池，

String常量池，JVM为了减少字符串对象的重复创建，在堆区开一段内存存放字符串。

根据JVM相关知识，可以知道JVM 的GC操作主要发生在堆区，但是具体什么时候释放，需要根据JVM具体来分析，详见后续JVM文章

String的长度

String是使用的一个char类型的数组来存储字符串中的字符的，Java中定义数组是可以给数组指定长度的，当然不指定的话默认会根据数组元素来指定。

/**
 * Returns the length of this string.
 * The length is equal to the number of Unicode
 * code units in the string.
 *
 * @return  the length of the sequence of characters represented by this
 *          object.
 */
public int length() {
    return value.length >> coder();
}

通过源码来看看int类型对应的包装类Integer可以看到，其长度最大限制为2^31 -1，那么说明了数组的长度是0~2^{31-1，那么计算一下就是（2}31-1 = 2147483647 = 4GB）

但是实际我们创建超过65535个字符，就会编译报错。

这个又涉及到JVM编译规范，如果我们将字符串定义成了字面量的形式，编译时JVM是会将其存放在常量池中，这时候JVM对这个常量池存储String类型做出了限制，接下来我们先看下手册是如何说的。

image.png

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在class文件中u2表示的是无符号数占2个字节单位，我们知道1个字节占8位，2个字节就是16位，那么2个字节能表示的范围就是2^16- 1 = 65535。

所以首先字符串的内容是由一个字符数组 char[] 来存储的，由于数组的长度及索引是整数，且String类中返回字符串长度的方法length() 的返回值也是int ，所以通过查看java源码中的类Integer我们可以看到Integer的最大范围是2^31 -1,由于数组是从0开始的，所以数组的最大长度可以使【0~2^31】通过计算是大概4GB。

但是通过翻阅java虚拟机手册对class文件格式的定义以及常量池中对String类型的结构体定义我们可以知道对于索引定义了u2，就是无符号占2个字节，2个字节可以表示的最大范围是2^16 -1 = 65535。其实是65535，但是由于JVM需要1个字节表示结束指令，所以这个范围就为65534了。超出这个范围在编译时期是会报错的，但是运行时拼接或者赋值的话范围是在整形的最大范围。

来自：CSDN（作者：wellleo）

String拼接

String：字符串常量，字符串长度不可变。Java中String 是immutable（不可变）的。用于存放字符的数组被声明为final的，因此只能赋值一次，不可再更改。
- concat（）通过复制数组在通过 char 数组进行拼接生成一个新的对象，所以地址值会有变动
- ”+“ 号，编译时不会进行地址值的改变（jvm优化），**运行时拼接会改变地址，底层使用stringbuilder实现
StringBuffer：字符串变量（Synchronized，即线程安全）。如果要频繁对字符串内容进行修改，出于效率考虑最好使用 StringBuffer，如果想转成 String 类型，可以调用 StringBuffer 的 toString() 方法。Java.lang.StringBuffer 线程安全的可变字符序列。在任意时间点上它都包含某种特定的字符序列，但通过某些方法调用可以改变该序列的长度和内容。可将字符串缓冲区安全地用于多个线程。
StringBuilder：字符串变量（非线程安全）。在内部 StringBuilder 对象被当作是一个包含字符序列的变长数组。

基本原则：

如果要操作少量的数据用 String ；
单线程操作大量数据用StringBuilder ；
多线程操作大量数据，用StringBuffer。

常见面试题

写一个方法来判断一个String是否是回文（顺读和倒读都一样的词）？

// 回文就是正反都一样的词，如果需要判断是否是回文，只需要比较正反是否相等即可。String类并没有提供反转方法供我们使用，但StringBuffer和StringBuilder有reverse方法。
private static boolean isReversesame(String str) {
        if (str == null)
            return false;
        StringBuilder strBuilder = new StringBuilder(str);
        strBuilder.reverse();
        return strBuilder.toString().equals(str);
    }
// 假设面试官让你不使用任何其他类来实现的话，我们只需要首尾一一对比就知道是不是回文了。
private static boolean isReversesame(String str) {
        if (str == null)
            return false;
        int length = str.length();
        System.out.println(length / 2);
        for (int i = 0; i < length / 2; i++) {
            if (str.charAt(i) != str.charAt(length - i - 1))
                return false;
        }
        return true;
    }

String是不可变的有什么好处？
- 由于String是不可变类，所以在多线程中使用是安全的，我们不需要做任何其他同步操作。
- String是不可变的，它的值也不能被改变，所以用来存储数据密码很安全。
- 因为java字符串是不可变的，可以在java运行时节省大量java堆空间。因为不同的字符串变量可以引用池中的相同的字符串。如果字符串是可变得话，任何一个变量的值改变，就会反射到其他变量，那字符串池也就没有任何意义了。
- 允许对象HashCode，hash之后值不会变化，所以hashmap大多数使用String作为键值

String 支持的api

SN(序号)	方法描述
1	char charAt(int index) 返回指定索引处的 char 值。
2	int compareTo(Object o) 把这个字符串和另一个对象比较。
3	int compareTo(String anotherString) 按字典顺序比较两个字符串。
4	int compareToIgnoreCase(String str) 按字典顺序比较两个字符串，不考虑大小写。
5	String concat(String str) 将指定字符串连接到此字符串的结尾。
6	boolean contentEquals(StringBuffer sb) 当且仅当字符串与指定的StringBuffer有相同顺序的字符时候返回真。
7	static String copyValueOf(char[] data) 返回指定数组中表示该字符序列的 String。
8	static String copyValueOf(char[] data, int offset, int count) 返回指定数组中表示该字符序列的 String。
9	boolean endsWith(String suffix) 测试此字符串是否以指定的后缀结束。
10	boolean equals(Object anObject) 将此字符串与指定的对象比较。
11	boolean equalsIgnoreCase(String anotherString) 将此 String 与另一个 String 比较，不考虑大小写。
12	byte[] getBytes() 使用平台的默认字符集将此 String 编码为 byte 序列，并将结果存储到一个新的 byte 数组中。
13	byte[] getBytes(String charsetName) 使用指定的字符集将此 String 编码为 byte 序列，并将结果存储到一个新的 byte 数组中。
14	void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char[] dst, int dstBegin) 将字符从此字符串复制到目标字符数组。
15	int hashCode() 返回此字符串的哈希码。
16	int indexOf(int ch) 返回指定字符在此字符串中第一次出现处的索引。
17	int indexOf(int ch, int fromIndex) 返回在此字符串中第一次出现指定字符处的索引，从指定的索引开始搜索。
18	int indexOf(String str) 返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引。
19	int indexOf(String str, int fromIndex) 返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引，从指定的索引开始。
20	String intern() 返回字符串对象的规范化表示形式。
21	int lastIndexOf(int ch) 返回指定字符在此字符串中最后一次出现处的索引。
22	int lastIndexOf(int ch, int fromIndex) 返回指定字符在此字符串中最后一次出现处的索引，从指定的索引处开始进行反向搜索。
23	int lastIndexOf(String str) 返回指定子字符串在此字符串中最右边出现处的索引。
24	int lastIndexOf(String str, int fromIndex) 返回指定子字符串在此字符串中最后一次出现处的索引，从指定的索引开始反向搜索。
25	int length() 返回此字符串的长度。
26	boolean matches(String regex) 告知此字符串是否匹配给定的正则表达式。
27	boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toffset, String other, int ooffset, int len) 测试两个字符串区域是否相等。
28	boolean regionMatches(int toffset, String other, int ooffset, int len) 测试两个字符串区域是否相等。
29	String replace(char oldChar, char newChar) 返回一个新的字符串，它是通过用 newChar 替换此字符串中出现的所有 oldChar 得到的。
30	String replaceAll(String regex, String replacement) 使用给定的 replacement 替换此字符串所有匹配给定的正则表达式的子字符串。
31	String replaceFirst(String regex, String replacement) 使用给定的 replacement 替换此字符串匹配给定的正则表达式的第一个子字符串。
32	String[] split(String regex) 根据给定正则表达式的匹配拆分此字符串。
33	String[] split(String regex, int limit) 根据匹配给定的正则表达式来拆分此字符串。
34	boolean startsWith(String prefix) 测试此字符串是否以指定的前缀开始。
35	boolean startsWith(String prefix, int toffset) 测试此字符串从指定索引开始的子字符串是否以指定前缀开始。
36	CharSequence subSequence(int beginIndex, int endIndex) 返回一个新的字符序列，它是此序列的一个子序列。
37	String substring(int beginIndex) 返回一个新的字符串，它是此字符串的一个子字符串。
38	String substring(int beginIndex, int endIndex) 返回一个新字符串，它是此字符串的一个子字符串。
39	char[] toCharArray() 将此字符串转换为一个新的字符数组。
40	String toLowerCase() 使用默认语言环境的规则将此 String 中的所有字符都转换为小写。
41	String toLowerCase(Locale locale) 使用给定 Locale 的规则将此 String 中的所有字符都转换为小写。
42	String toString() 返回此对象本身（它已经是一个字符串！）。
43	String toUpperCase() 使用默认语言环境的规则将此 String 中的所有字符都转换为大写。
44	String toUpperCase(Locale locale) 使用给定 Locale 的规则将此 String 中的所有字符都转换为大写。
45	String trim() 返回字符串的副本，忽略前导空白和尾部空白。
46	static String valueOf(primitive data type x) 返回给定data type类型x参数的字符串表示形式。
47	contains(CharSequence chars) 判断是否包含指定的字符系列。
48	isEmpty() 判断字符串是否为空。

Java基础（三）String类解析

创建字符串

String 类是不可改变的

String为什么不可变？

那放在内存中的hello，什么时候进行释放呢？

String的长度

但是实际我们创建超过65535个字符，就会编译报错。

String拼接

常见面试题

String 支持的api

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