Java 面试系列：深入理解字符串 + 面试题

字符串介绍

字符串是程序开发当中，使用最频繁的类型之一，有着与基础类型相同的地位，甚至在 JVM（Java 虚拟机）编译的时候会对字符串做特殊的处理，比如拼加操作可能会被 JVM 直接合成为一个最终的字符串，从而到达高效运行的目的。

1 String 特性

String 是标准的不可变类（immutable），对它的任何改动，其实就是创建了一个新对象，再把引用指向该对象；
String 对象赋值之后就会在常量池中缓存，如果下次创建会判定常量池是否已经有缓存对象，如果有的话直接返回该引用给创建者。

2 字符串创建

字符串创建的两种方式：

String str = "xiaozhang";
String str = new String("xiaozhang");

3 注意事项

查看下面代码：

String s1 = "xiaozhang";
String s2 = s1;
String s3 = new String(s1);
System.out.println(s1 == s2);
System.out.println(s1 == s3);

输出结果：

true
false

为什么会这样？原因是 s3 使用 new String 时一定会在堆中重新创建一个内存区域，而 s2 则会直接使用了 s1 的引用，所以得到的结果也完全不同。

字符串的使用

1 字符串拼加

字符串拼加的几种方式：

String str = "xiao" + "zhang";

String str = "xiao"; str += "zhang";

String str = "xiao"; 
String str2 = str + "zhang";

2 JVM 对字符串的优化

根据前面的知识我们知道，对于 String 的任何操作其实是创建了一个新对象，然后再把引用地址返回该对象，但 JVM 也会对 String 进行特殊处理，以此来提供程序的运行效率，比如以下代码：

String str = "hi," + "xiao" + "zhang";

经过 JVM 优化后的代码是这样的：

String str = "hi,xiaozhang";

验证代码如下：

String str = "hi," + "xiao" + "zhang";
String str2 = "hi,xiaozhang";
System.out.println(str == str2);

执行的结果：

true

这就说明 JVM 在某些情况下会特殊处理 String 类型。

3 字符串截取

字符串的截取使用 substring() 方法，使用如下：

String str = "abcdef";
// 结果：cdef（从下标为2的开始截取到最后，包含开始下标）
System.out.println(str.substring(2));
// 结果：cd（从下标为2的开始截取到下标为4的，包含开始下标不包含结束下标）
System.out.println(str.substring(2,4));

4 字符串格式化

字符串格式化可以让代码更简洁更直观，比如，“我叫小张，今年 30 岁，喜欢读书”在这条信息中：姓名、年龄、兴趣都是要动态改变的，如果使用“+”号拼接的话很容易出错，这个时候字符串格式化方法 String.format() 就派上用场了，代码如下：

String str = String.format("我叫%s，今年%d岁，喜欢%s", "小张", 30, "读书");

转换符说明列表：

转换符	说明
%s	字符串类型
%d	整数类型（十进制）
%c	字符类型
%b	布尔类型
%x	整数类型（十六进制）
%o	整数类型（八进制）
%f	浮点类型
%a	浮点类型（十六进制）
%e	指数类型
%%	百分比类型
%n	换行符

5 字符对比

根据前面的知识我们知道，使用 String 和 new String 声明的对象是不同的，那有没有简单的方法，可以忽略它们的创建方式（有没有 new）而只对比它们的值是否相同呢？答案是肯定的，使用 equals() 方法可以实现，代码如下：

String s1 = "hi," + "xiao" + "zhang";
String s2 = "hi,";
s2 += "lao";
s2 += "wang";
String s3 = "hi,xiaozhang";
System.out.println(s1.equals(s2)); // true
System.out.println(s1.equals(s3)); // true
System.out.println(s2.equals(s3)); // true

以上使用 equals 对比的结果都为 true。

如果要忽略字符串的大小写对比值可以使用 equalsIgnoreCase()，代码示例：

String s1 = "Hi,xiaozhang";
String s2 = "hi,xiaozhang";
System.out.println(s1.equals(s2)); // false
System.out.println(s1.equalsIgnoreCase(s2)); // true

s1.equals(s2) 执行的结果为：false，s1.equalsIgnoreCase(s2) 执行的结果为：true。

6 String、StringBuffer、StringBuilder

字符串相关类型主要有这三种：String、StringBuffer、StringBuilder，其中 StringBuffer、StringBuilder 都是可以变的字符串类型，StringBuffer 在字符串拼接时使用 synchronized 来保障线程安全，因此在多线程字符串拼接中推荐使用 StringBuffer。

StringBuffer 使用：

StringBuffer sf = new StringBuffer("xiao");
// 添加字符串到尾部
sf.append("zhang"); // 执行结果：xiaozhang
// 插入字符串到到当前字符串下标的位置
sf.insert(0,"hi,"); // 执行结果：hi,xiaozhang
// 修改字符中某个下标的值
sf.setCharAt(0,'H'); // 执行结果：Hi,xiaozhang

StringBuilder 的使用方法和 StringBuffer 一样，它们都继承于 AbstractStringBuilder。

相关面试题

1. String 属于基础数据类型吗？

答：String 不是基础数据类型，它是从堆上分配来的。基础数据类型有 8 个，分别为：boolean、byte、short、int、long、float、double、char。

2. 以下可以正确获取字符串长度的是？

A：str.length
B：str.size
C：str.length()
D：str.size()

答：C

题目解析：字符串没有 length 属性，只有 length() 方法。

3. "==" 和 equals 的区别是什么？

答："==" 对基本类型来说是值比较，对于引用类型来说是比较的是引用；而 equals 默认情况下是引用比较，只是很多类重写了 equals 方法，比如 String、Integer 等把它变成了值比较，所以一般情况下 equals 比较的是值是否相等。

① "==" 解读

对于基本类型和引用类型 == 的作用效果是不同的，如下所示：

基本类型：比较的是值是否相同；
引用类型：比较的是引用是否相同。
代码示例：

String x = "string";
String y = "string";
String z = new String("string");
System.out.println(x==y); // true
System.out.println(x==z); // false
System.out.println(x.equals(y)); // true
System.out.println(x.equals(z)); // true

代码说明：因为 x 和 y 指向的是同一个引用，所以 == 也是 true，而 new String() 方法则重写开辟了内存空间，所以 == 结果为 false，而 equals 比较的一直是值，所以结果都为 true。

② equals 解读

equals 本质上就是 ==，只不过 String 和 Integer 等重写了 equals 方法，把它变成了值比较。看下面的代码就明白了。

首先来看默认情况下 equals 比较一个有相同值的对象，代码如下：

class Cat {
    public Cat(String name) {
        this.name = name;
    }
    private String name;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}
Cat c1 = new Cat("小张");
Cat c2 = new Cat("小张");
System.out.println(c1.equals(c2)); // false

输出结果出乎我们的意料，竟然是 false？！

这是怎么回事，看了 equals 源码就知道了，源码如下：

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

原来 equals 本质上就是 ==。

那问题来了，两个相同值的 String 对象，为什么返回的是 true？代码如下：

String s1 = new String("小张");
String s2 = new String("小张");
System.out.println(s1.equals(s2)); // true

同样的，当我们进入 String 的 equals 方法，找到了答案，代码如下：