【JavaSE】面试高频String、StringBuffer、 StringBuilder坑点总结刨析

个人主页：Nezuko627的博客主页
❤️ 支持我： 点赞 收藏 关注
格言：立志做一个有思想的程序员
作者介绍：本人本科软件工程在读，博客主要涉及JavaSE、JavaEE、MySQL、SpringBoot、算法等知识。专栏内容长期更新，如有错误，欢迎评论区或者私信指正！感谢大家的支持~~~

写在前面

面试官： String 是不可变序列，这个该如何理解？
路人甲： 这个，我只知道它是不可变的，别的还…
面试官： 那么String的不可变是指值不可变还是地址呢?
路人甲： 值…哦，好像是地址…
面试官： 你这基础不牢固啊，来看下代码，告诉我结果都是什么，这个总可以吧？

路人甲： umm，我还是好好学习吧

没错！本期的主题就是将 String 一网打尽！

本篇学习目标：

• ⭐️ 理解三种字符对象在内存的存在形式；
• ⭐️ 熟悉三种字符的创建及常用方法的使用；
• ⭐️ 理解StringBuffer，StringBuilder，String的区别；
• ⭐️ 熟悉StringBuffer的坑点，学会深入源码看待问题。

本文来自专栏：JavaSE系列专题知识及项目 欢迎点击支持订阅专栏 ❤️

---

1.String类

String类的基本介绍：

1. String 对象用于保存字符串，即一组字符序列。字符串常量对象是用双引号括起来的字符序列。例：“123”，"girl"等；
2. 字符串的字符使用 Unicode 字符编码，一个字符(不区分字母还是汉字)占两个字节；
3. String 类实现了接口 Serializable，用处：String 可以串行化，可以在网络传输;
4. String 是 final 类，不能被其他类继承；
5. String 类中有属性 private final char value[] ，用于存放字符串内容。

String类的常用构造方法：

String s1 = new String();
String s2 = new String(String original);
String s3 = new String(char[] a);
String s4 = new String(char[] a, int startIndex, int count);
String s5 = new String(byte[] b);

❓❓❓ 如何理解 String 是不可修改的？

答： String 类中有属性 private final char value[] ，用于存放字符串内容，所以说 String 底层是字符串数组。而 value 是一个 final 类型，因此，不可以修改。但是这个不可修改，指的是 value 的地址不可修改，但是单个字符的内容是可以变化的。 如下代码很好的验证了这一点：

1.1 String创建刨析

常用的两种创建 String 对象的方式：
方式1️⃣ ：直接赋值

String s1 = "Nezuko";

方式2️⃣ ：调用构造器

String s2 = new String("Nezuko");

两种创建方式的区别解析：

方式一 ： 先从常量池查看是否有 "Nezuko" 的数据空间，如果有，则直接指向该空间；如果没有，则重新创建，然后指向。s1 最终指向的是常量池的空间地址。
方式二 ： 先在堆中创建空间，里面维护了 value 属性，指向常量池的 "Nezuko" 空间。如果常量池没有，则重新创建，如果有，则直接通过 value 指向，s2 最终指向的是堆中的空间地址。
两种方式的内存分布图如下： (图中 s1 对应方式一，s2 对应方式二)

代码验证：

1.2 深入理解String对象特性

知识回顾：

1. String 是一个 final 类，代表不可变的字符序列；
2. 字符串是不可变的，一个字符串的内存一旦被分配，其内容是不可变的。

题目综合练习，帮助深入理解 String 对象特性，阅读以下几段代码，分析创建对象的数目，并绘制内存布局图：
1️⃣ 题目1：引用改变

String s1 = "Hello";
s1 = "Nezuko";

解析：

创建了2个字符串对象，先在常量池创建一个 “Hello” ，s1 指向该区域，而后创建 “Nezuko”。 s1由指向 “Hello” 更改为指向 “Nezuko”。其内存布局如下图：

2️⃣ 题目2：常量相加

String s = "Hello" + "Nezuko";

解析：

创建了1个字符串对象，原因是编译器做了优化，对创建常量池对象进行判断，是否有引用指向。 题目中的String s = "Hello" + "Nezuko" 等价于 String s = "HelloNezuko"内存布局如下图：

3️⃣ 题目3：s1 + s2

String s1 = "Hello";
String s2 = "Nezuko";
String s3 = s1 + s2;

解析：

创建了3个对象，但是 s3 指向的是堆区的对象。这里我们需要重点分析，s3 = s1 + s2发生了什么，通过分析 String 源码我们可以得到，在该语句进行了如下操作：
（1）先创建一个 StringBuilder sb = new StringBuilder();
（2）执行 sb.append(“Hello”);
（3）执行 sb.append(“Nezuko”);
（4）调用 sb.toString() 返回一个字符串对象， 即 s3 指向堆中的对象，而堆中的对象的 value 属性指向常量池的 “HelloNezuko”。
内存示意图如下：

扩展：看代码，判断是否为同一对象
tips： 答案见注释

String s1 = "Hello";
String s2 = "Nezuko";
String s3 = s1 + s2;
String s4 = "HelloNezuko";
System.out.print(s3 == s4);  // false

s3 指向堆区的对象， 由堆区的对象中的 value 指向常量池中的 “HelloNezuko”，而 s4 直接指向常量池中的 “HelloNezuko”， 故两对象不同，所以为 false。

1.3 String类常见方法

String常见方法一览表(一)：

方法名	作用
equals()	区分大小写，判断内容是否相等
equalslgnoreCase()	忽略大小写，判断内容是否相等
length()	获取字符个数，即字符串长度
indexOf()	获取字符（或者是子字符串）在字符串中第1次出现的索引，索引从0开始，找不到就返回-1
lastIndexOf()	获取字符（或者是子字符串）在字符串最后1次出现的索引，索引从0开始，找不到就返回-1
subString()	截取指定范围的子串
trim()	去除字符串的前后空格
charAt()	获取某索引处的字符

代码示例：（注释为答案）

String s1 = "NEZUKO";
String s2 = "nezuko";
System.out.println(s1.equals(s2));  // false
System.out.println(s1.equalsIgnoreCase(s2));  // true
System.out.println(s1.length());  // 6
System.out.println(s1.indexOf('U'));  // 3
System.out.println(s1.lastIndexOf('n'));  // -1
// 从索引1截取，截取完毕
System.out.println(s1.substring(1));  // EZUKO
// 从索引1开始，截取到索引3之前，即[1, 3) 左闭右开
System.out.println(s1.substring(1, 3));  // EZU

String常见方法一览表(二)：

方法名	作用
toUpperCase()	转化成大写
toLowerCase()	转化成小写
concat()	拼接字符串
replace()	返回替换字符串的字符形成的新字符串
split()	以参数为标准分割字符串，返回字符串数组
toCharArray()	将字符串转成字符数组

代码示例：（注释为答案）

String s = "Nezuko";
System.out.println(s.toUpperCase());  // NEZUKO
System.out.println(s.toLowerCase());  // nezuko
s = s.concat("62").concat("7");
System.out.println(s);  // Nezuko627

// 将字符串的627 替换成 Nezuko
s = s.replace("627", "Nezuko");
System.out.println(s);  // Nezuko

// 以,分隔字符串
String message = "我,是,祢豆子";
String[] newMessage = message.split(",");
for (int i = 0; i < newMessage.length; i++) {
    System.out.print(newMessage[i]);  // 我是祢豆子
}

---

2 StringBuffer类

StringBuffer类的基本介绍：

1. java.lang.StringBuffer 代表 可变的字符序列，可以对字符串内容进行增删；
2. 很多方法与String相同，但是 StringBuffer是可变长度的;
3. StringBuffer 是一个容器；

2.1 StringBuffer结构刨析

下图为 StringBuffer 的关系图：

说明：

1️⃣ StringBuffer 的直接父类是 AbstractStringBuilder；
2️⃣ StringBuffer 实现了 Serializable 接口，即 StringBuffer 对象可串行化；
3️⃣ 在父类 AbstractStringBuilder 中，有属性 char[] value，其并没有被 final 修饰，该数组用于存储字符串的内容，且说明字符串存储在堆中；
4️⃣ StringBuffer 是 final类，不能被继承。

2.2 String与StringBuffer对比

• String 保存的是字符串常量，里面的值不能更改，每次String类的更新实际上是更改地址，效率较低；
• StringBuffer 保存的是字符串变量，里面的值可以修改，每次更新实际上可以更新内容， 不用每次更新地址(只有当容量不够时才更新地址)，效率较高。

StringBuffer 内存布局示意图：（假设 sb 指向 StringBuffer 对象）

2.3 StringBuffer的创建与转换

2.3.1 StringBuffer的创建

StringBuffer常用构造器一览表：

构造方法	解释
StringBuffer()	构造一个其中不带字符的字符串缓冲区，初始容量为16字符
StringBuffer(CharSequence seq)	构造一个字符串缓冲区，它包含与指定的CharSequence相同的字符
StringBuffer(int capacity)	创建一个不带字符，但具有指定初始容量的字符串缓冲区，即对 char[] 大小进行指定
StringBuffer(String str)	构造一个字符串缓冲区，并将其内容初始化为指定的字符串内容（容量初始大小为字符串长度+16）

代码示例：

// 创建一个初始大小为16的char[] 用于存放字符内容
StringBuffer sb1 = new StringBuffer();
// 通过构造器指定 char[] 大小
StringBuffer sb2 = new StringBuffer(100);
// 通过 String 创建, char[] 大小为字符串长度+16
StringBuffer sb3 = new StringBuffer("Nezuko");

2.3.2 String转换StringBuffer

主要有使用构造器与 append 两种方式，详细见代码及注释演示：

String s = "Nezuko";
// 方式一 使用构造器
StringBuffer sb1 = new StringBuffer(s);
        
// 方式二 使用append
StringBuffer sb2 = new StringBuffer();
sb2.append(s);

2.3.3 StringBuffer转换String

主要有两种方式，使用toString 或者使用构造器，详细见代码及注释演示：

StringBuffer sb = new StringBuffer("Nezuko627的博客");
        
// 方式一 使用StringBuffer提供的toString
String s1 = sb.toString();
        
// 方式二 使用构造器
String s2 = new String(sb);

2.4 StringBuffer常用方法

1️⃣ append(): 用于拼接字符串

StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append("Nezuko").append(627);  // 627在append中会转化成String再拼接
System.out.println(sb);  // Nezuko627

2️⃣ replace(): 用于修改字符串

StringBuffer sb = new StringBuffer("Nezuko627");
// 将索引[0,6)的字符替换
sb.replace(0, 6, "黄小黄");
System.out.println(sb);  // 黄小黄627

3️⃣ insert(): 在指定位置前插入字符串

StringBuffer sb = new StringBuffer("Nezuko627");
// 在索引6前插入
sb.insert(6, "blog");
System.out.println(sb);  //Nezukoblog627

相比String ，其修改字符串的方法都是在原字符串直接修改，并不需要一个字符串对象来接收，这也是其可变的一种体现形式。

2.5 StringBuffer坑点练习

坑点一： append() 参数为 null。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s = null;
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append(s);
        System.out.println(sb.length());  // 4
    }
}

解析： 这里我们需要了解 append 的源码，通过 debug ，发现在底层实际上调用的是 AbstractStringBuilder 的 appendNull 方法，该方法将 null 转化成了字符串后赋值给了 sb，因此 sb 的长度为4。
输出结果： 4

坑点二：构造器参数为null。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s = null;
        StringBuffer sb = new StringBuffer(s);
        System.out.println(sb);
    }
}

结果： 抛出空指针异常

解析： 首先我们先找到构造器的源码，以Jdk15为例：

发现，在构造器中先计算了 str 的长度，即使用了 str.length()，但是代码中 str = null，而 null.length() 显然会报空指针异常

---

3 StringBuilder类

StringBuilder类的基本介绍：

可变的字符序列。此类提供一个与StringBuffer兼容的API，但不保证同步(不是线程安全的)。该类用作 StringBuffer 的一个简易替换，用在字符串缓冲区被单个线程使用的时候。 在大多数实现中，StringBuilder 比 StringBuffer 快。

3.1 StringBuilder结构刨析

下图为 StringBuilder 的关系图：

说明：

1️⃣ StringBuilder 的直接父类是 AbstractStringBuilder；
2️⃣ StringBuilder 实现了 Serializable 接口，即 StringBuffer 对象可串行化；
3️⃣ 在父类 AbstractStringBuilder 中，有属性 char[] value，其并没有被 final 修饰，该数组用于存储字符串的内容，且说明字符串存储在堆中；
4️⃣ StringBuilder是 final类，不能被继承。

哈哈，是不是似曾相识，其实结构与 StringBuffer 一模一样！ 在线程上有些区别，但是本节暂时不讨论。
由此，StringBuffer 有的方法，StringBuilder可以直接使用。 (StringBuilder 的方法没有做同步处理，线程不安全)

---

4 总结

三大字符串类比较：

类名	说明
String	不可变字符序列，效率低，但是复用率高
StringBuffer	可变字符序列，效率较高，线程安全
StringBuilder	可变字符序列，效率最高，线程不安全

String 为什么不适合用于大量修改：

String s = “a”;
s += “b”;
实际上原来的 “a” 字符串对象已经被丢弃了，现在又产生了一个字符串 “ab”。多次执行这样的操作，会 导致大量的副本字符串对象留在内存中，降低效率。

使用场景和原则：

场景	使用
存在字符串大量修改	StringBuilder StringBuffer
单线程情况，存在大量修改	StringBuilder
多线程情况，存在大量修改	StringBuffer
字符串很少修改，且被多个对象引用，比如配置信息等	String

---

写在最后

以上便是本文的全部内容啦，后续内容将会持续免费更新，如果文章对你有所帮助，麻烦动动小手点个赞 + 关注，非常感谢 ❤️ ❤️ ❤️ !
如果有问题，欢迎私信或者评论区！

共勉：“你间歇性的努力和蒙混过日子，都是对之前努力的清零。”