36、Java 中的 String、StringBuilder、StringBuffer、字符串常量池和 intern 方法

一、String

✏️ Java 中用 java.lang.String 类代表字符串
✏️ 底层用char[]存储字符数据。从 Java9 开始，底层使用 byte[]存储字符数据

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String bigBrother = "林哥"; // char[] value = {'林', '哥'};
    }
}

字符串的底层是 char[]，但是 char 数组和字符串不能等价。char 数组是 char 数组，字符串是字符串。
C 语言中是可以把 char 数组和字符串等价的

✏️ 所有的 字符串字面量（如："林哥"）都是 String 类的实例
✏️ String 对象创建完毕后，String 对象的字符内容是不可以修改的

String 对象的引用变量的指向是可以修改的

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "林哥";
        s += "love";
        s = "666";
        test(s);
        // s = 666
        System.out.println("s = " + s);
    }

    private static void test(String str) {
        // str 是局部变量, 生命周期只在 test 方法中
        str += 123;
    }
}

二、字符串常量池

✏️ 字符串常量池：String Constant Pool
✏️ 从 Java7 开始，字符串常量池是在堆空间（之前是在方法区）

当遇到字符串字面量的时候，会先在 SCP 中检索
看 SCP 中是否存在与字面量内容一样的字符串对象 A ❓
如果有，返回字符串对象 A
否则，创建一个新的字符串对象 B，并将其加入到 SCP 中，然后返回 B

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "林哥";
        String s2 = "林哥";
        // true
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

三、字符串的初始化

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "林哥";
        String s2 = new String("林哥");
        // 字符串对象 s3 的值和字符串对象 s1 的值是一样的
        // 底层指向的都是同一个 char 数组
        String s3 = new String(s1);
        String s4 = new String(s2);

        char[] cs = {'林', '哥'};

        String s5 = new String(cs);
        String s6 = new String(s5);
    }
}

---

 String s1 = "林哥";
 String s2 = new String("林哥");

✏️ 上面的两行代码中，字符串对象 s1 底层的 char 数组 value 和字符串对象 s2 底层的 char 数组是同一个
✏️ 如下图所示：String 的构造方法会把传入的字符串对象的 value 直接赋值给当前对象（当前创建的新字符串对象）的 value

可通过 debug 的方式验证...

✏️ 上图：字符串对象 s1 底层的 value 的 id 号是 541
✏️ 字符串对象 s2 底层的 value 的 id 号也是 541

—

✏️ 给 String 对象的构造方法传入字符数组的时候，底层会拷贝一份该字符数组，然后才赋值给当前创建的 String 对象的 char 数组 value

四、String 类的 intern 方法

先看下面的代码，思考打印结果：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String s0 = "林哥";
        String s1 = s0.intern();
        // true
        System.out.println(s1 == s0);

        String s2 = new String(s0);
        // false
        System.out.println(s2 == s0);

        String s3 = s2.intern();
        System.out.println(s3 == s0); // true
        System.out.println(s3 == s2); // false 
    }
}

✏️ 当字符串的 intern() 方法被调用的时候，如果字符串常量池中已经包含一个字符串对象的内容等于调用 intern()的字符串对象的内容，则返回字符串常量池中的字符串对象。否则，把调用 intern()的字符串对象添加到字符串常量池中，并返回该字符串对象（调用 intern()的字符串对象）

String s3 = s2.intern();

✏️ s2 调用了intern()方法，如果字符串常量池中存在与 s2 内容一样的字符串对象 s 的话，返回字符串常量池中的 s 对象；否则，将 s2 添加到字符串常量池中，并返回 s2

---

只有遇到字符串字面量的时候，才会在字符串常量池中检索

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1, b = 2, c = 3;
        String s1 = String.format("%d_%d_%d", a, b, c);
        String s2 = String.format("%d_%d_%d", a, b, c);
        System.out.println(s1 == s2); // output: false
        
        /*
            只有【字符串字面量】才会在字符串常量池中找检索
         */
    }
}

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 1, b = 2, c = 3;
        String s1 = String.format("%d_%d_%d", a, b, c);
        String s2 = String.format("%d_%d_%d", a, b, c);
        System.out.println(s1 == s2); // output: false

        /*
            会把 s1 放入字符串常量池，并返回 s1 指向对象
            s3 和 s1 指向的是同一个对象
         */
        String s3 = s1.intern();

        /*
            会把被 s1 指向的字符串常量池中的字符串对象返回
            s1 和 s4 指向的是同一个对象
         */
        String s4 = s2.intern();

        /*
            返回字符串常量池中的字符串对象, 若 SCP 中没有, 创建一个放入 SCP, 并返回
         */
        String s5 = "1_2_3";

        System.out.println(s1 == s3); // true
        System.out.println(s1 == s4); // true
        System.out.println(s1 == s5); // true
    }
}

五、字符串常用方法

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // trim: 去除左右的空格
        String s1 = "  111 2222  ".trim();

        String s = "hAve A niCe Day";
        // toUpperCase: 把小写字母转为大写字母
        String s2 = s.toUpperCase();
        // toLowerCase: 把大写字母转换为小写字母
        String s3 = s.toLowerCase();

        // contains: 是否包含某个子字符串片段
        boolean contains = "Have a nice Day".contains("nice");

        // startsWith: 是否以某个子字符串片段开头
        boolean startsWith = "Love is love.".startsWith("love");

        // endsWith: 是否以某个子字符串片段结尾
        boolean endsWith = "Love is love".endsWith("love");

        // 将字符串分隔为字符串数组
        String[] split = "Today_we_have_a_new_student".split("_");
        // output: [Today, we, have, a, new, student]
        System.out.println(Arrays.toString(split));
    }
}

字符串的截取：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String nice = "goodMorning";
        // 从下标 4 位置开始截取, 截取到最后
        String s1 = nice.substring(4);
        // output: s1 = Morning
        System.out.println("s1 = " + s1);

        String s = "believe";
        // 从下标 2 位置开始截取, 截取到下标为 5 的位置（不包括下标5位置的字符）
        // 左闭右开
        String s2 = s.substring(2, 5);
        // s2 = lie
        System.out.println("s2 = " + s2);
    }
}

---

indexOf: 定位字符串所在索引

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        int result1 = "hello".indexOf("e");
        int result2 = "hello".indexOf("a");
        System.out.println(result1); // 1
        System.out.println(result2); // -1
    }
}

如果字符串中不包含该子字符串，返回 -1

lastIndexOf: 定位字符串所在索引

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 从左往右开始定位字符串索引
        int result1 = "hello log".indexOf("lo");
        // 从右往左开始定位字符串索引（但数的时候还是从左往右数）
        int result2 = "hello log".lastIndexOf("lo");
        System.out.println(result1); // 3
        System.out.println(result2); // 6
    }
}

字符串替换：

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "I live you";
        String s2 = s1.replace("live", "like");
        // s1 = I live you
        System.out.println("s1 = " + s1);
        // s2 = I like you
        System.out.println("s2 = " + s2);
    }
}

六、StringBuilder 和 StringBuffer

✒️ 需要进行大量的字符串改动操作（如拼接、替换）的时候，使用 String 会非常消耗内存、会降低程序性能
✒️StringBuilder 或 StringBuffer 进行大量字符串拼接或替换的时候，程序性能和内存的消耗特别小

public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "1";
        s += "2";
        s += "3";
        s += "4";
        // s = 1234
        System.out.println("s = " + s);
    }
}

上面代码，每一次的拼接操作都会产生一个新的字符串对象

由于字符串内容的不可变性，每次的拼接操作必定都会产生一个新的字符串对象（如上图），会存在大量的字符串对象的创建和销毁操作

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public class TestDemo {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder("1");
        sb.append("2");
        sb.append("3");
        sb.append("4");
        // 1234
        System.out.println(sb.toString());

        // 链式调用
        StringBuffer sBuffer = new StringBuffer("1")
                .append("2")
                .append("3")
                .append("4");
        // 1234
        System.out.println(sBuffer);
    }
}

使用 StringBuilder 和 StringBuffer 则会非常高效
StringBuilder 和 StringBuffer 的使用方式（API）都一样
区别：StringBuilder 线程不安全；StringBuffer 线程安全

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✏️ 常用方法：append、insert、delete、replace、reverse
✏️ StringBuider 或 StringBuffer 与 String 并不存在继承关系
✏️ StringBuilder、StringBuffer、String 都实现了 CharSequence 接口

✏️ StringBuilder 的 append 原理：动态数组

动态数组的实现博主后期在学习，后期再写文章

结束，如有错误请不吝赐教