深入底层谈谈String
深入底层谈谈String
- 一、聊聊字符串拼接【底层】
- 二、聊聊String实现（源码分析）
-
- 实现的接口
- 内部属性及其部分构造函数
- 部分方法说明
-
- 明明replace，replaceAll，substring等方法得到了新的字符串，为什么说String是不变的呢？
- 三、总结
一、聊聊字符串拼接【底层】
给一个测试 Demo1：
public class Demo1 {
public static void main(String[] args) {
String a = "a";
String b = "b";
String c = "ab";
String d = a+b;
}
}
利用 javap -v Demo1.class 命令看看编译后字节码中的main方法（
-v 命令参数，含附加信息）
public static void main(java.lang.String[]);
descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
flags: (0x0009) ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
Code:
stack=2, locals=5, args_size=1
0: ldc #2 // String a
2: astore_1 放到下面局部变量表中，1表示的是位置，对应Slot列名
3: ldc #3 // String b
5: astore_2
6: ldc #4 // String ab
8: astore_3
9: new #5 这里准备实例化了一个StringBuilder对象 // class java/lang/StringBuilder
12: dup
13: invokespecial #6 通过无参构造的方式 // Method java/lang/StringBuilder."":()V
16: aload_1 从表中取变量，取Slot为1的
17: invokevirtual #7 这里对拿到的变量进行字符串凭借 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
20: aload_2
21: invokevirtual #7 这里也对拿到的变量进行字符串凭借 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
24: invokevirtual #8 这里通过调用StringBuilder中的toString方法得到一个新的String对象 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
27: astore 4 把那得到的新String对象赋给局部变量表中Slot为4的
29: return 方法结束
// 这是main方法中的局部变量表
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 30 0 args [Ljava/lang/String;
3 27 1 a Ljava/lang/String;
6 24 2 b Ljava/lang/String;
9 21 3 c Ljava/lang/String;
29 1 4 d Ljava/lang/String;
通过分析上面（含附加信息）的main方法的字节码可以得出，字符串对象通过+进行拼接的细节部分。首先会去创建一个空的StringBuilder对象，然后把从局部变量表中取出相应的字符串调用append方法进行拼接，最后通过toString方法得出结果。也就是说每次使用+去拼接字符串都会创建一个新的StringBuilder对象去进行操作。所以如果是什么什么集合字符串然后进行拼接，还是别乱用加号进行拼接。
StringBuilder中的toString方法
@Override
public String toString() {
// Create a copy, don't share the array
return new String(value, 0, count);
}
可以看见是重新 new 了一个 String 对象，也就是 d 变量是指向一个新的String 对象，放入堆中。 但是上面的 c 变量是通过直接字符串赋值的方式，这种方式是先会在字符串常量池中查找，如果存在，则返回该字符串的引用，否则就在字符串常量池中创建一个新的字符串对象，并返回该字符串对象的引用。 后者是内存中就一份，可以被多个引用共享；前者是怎么都会在堆中产生对应的新空间给其使用。
下面对 c 和 d 对象地址进行比对会输出 false。
System.out.println(c==d);// false
所以
建议在使用字符串时，尽量使用直接字符串赋值方式，以便复用字符串常量池中的对象，避免不必要的内存占用和性能问题。
再来看看直接通过字符串的方式进行拼接。
String e = "a" + "b";
字节码分析
也就是和对象 c 指向应该为同一个地址。
System.out.println(c==e);//true
二、聊聊String实现（源码分析）
实现的接口
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable
从这可以得出String类是final类型的，不允许你瞎拓展。
还有就是实现了Comparable接口，可以通过compareTo重写的方法进行字符串比较。
内部属性及其部分构造函数
内部属性
重点看那个value数组，它是final类型的，这也是为什么说String字符串定义后永远不会变的原因。
构造函数，重点有几个
这就是直接拿参数的value进行拷贝。
public String(String original) {
this.value = original.value;
this.hash = original.hash;
}
这个就是调用copyOf方法==》System.arraycopy方法去进行拷贝。
public String(char value[]) {
this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}
部分方法说明
- equals方法（小编还是觉得挺简单的，没什么好说的，需要注意的是，虽然value是私有的，但传进来的String对象是在本类中使用的，所以也是可以调用value属性的。）
public boolean equals(Object anObject) {
if (this == anObject) {
return true;
}
if (anObject instanceof String) {
String anotherString = (String)anObject;
int n = value.length;
if (n == anotherString.value.length) {
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;
}
明明replace，replaceAll，substring等方法得到了新的字符串，为什么说String是不变的呢？
为什么String对象是不可变的？
其实那个final类型的value数组就很明显了，至于方法为什么返回的是新的字符串，看源码的话非常清晰。这里拿一个replace和substring方法说明一下。
可以看见都是去new一个新的String对象。
三、总结
- 字符串对象之间的拼接底层会创建一个空的StringBuilder对象，然后通过append方法进行拼接；如果是纯字符串拼接，那么底层会直接进行拼接，然后去字符串常量池中找。（字符串常量池是通过哈希表实现的，如果字符串存在的话就会返回其对应的引用）
- String对象不可变性、不可拓展性源于起内部实现是一个final类型的value数组，String类是final型的。
- substring等方法是返回一个新的String对象。
当然上面说的是jdk8中的String对象，在jdk9后String对象做了很多改变，比如底层不再是char数组，而是byte数组，高效的使用内存；还新增了一些静态方法…