[探讨java深入的不变模式] java中String类的用法

不变模式(Immutable Pattern)顾名思义,它的状态在它的生命周期内是永恒的(晕,永恒的日月星晨,对象如人,
太渺小,谈不上永恒!
),不会改变的.对于其中的不变类(Immutable Class),它的实例可以在运行期间保持状态永远不会被
改变,所以不需要采取共享互斥机制来保护,如果运用得当可以节省大量的时间成本. 请注意上面这段话,不变模式其中的不变类,说明不变类只是不变模式中一个组成部分,不变类和与之相辅的可变
类,以及它们之间的关系才共同构成不变模式!所以在涉及不变模式的时候一定要研究一个类是不变的还是可变的(Mutable).



因为需要在这里把String类涉及的各个方面总结一下,另给出了一下SCJP题目。如有不足的地方,请在评论中指教,谢谢。

 

一、不变模式:

一个字符串对象创建后它的值不能改变。
String str1="hello";//创建一个对象hello,不会变;
System.out.println(str1);
str1+=" world!";//两个字符串对象粘粘,系统其实创建了一个新的对象,把Str1的指向改了,指向新的对象;hello就                     //变成了垃圾;
System.out.println(str1);
//如果一直这样创建会影响系统的效率;要频繁的改变字符串对象的值就用StringBuffer来描述;
StringBuffer sb=new StringBuffer("[");
sb.append("hehe");

sb.append("]");//append();不会制造垃圾,真正在改sb的值;
System.out.println(sb);

二、对象池

 

首先要明白,Object obj = new Object();

obj是对象的引用,它位于栈中, new Object() 才是对象,它位于堆中。

可以这样理解obj是拴在氢气球上的绳子,new Object() 是氢气球,我们通过对象的引用访问对象,就像我们那着绳子氢气球才不会跑掉。

 

 

创建一个Stirng对象,主要就有以下两种方式:

java 代码

  1. String str1 = new String("abc");    
  2. Stirng str2 = "abc";  

     虽然两个语句都是返回一个String对象的引用,但是jvm对两者的处理方式是不一样的。对于第一种,jvm会马上在heap中创建一个String对象,然后将该对象的引用返回给用户。对于第二种,jvm首先会在内部维护的strings pool中通过String的 equels 方法查找是对象池中是否存放有该String对象,如果有,则返回已有的String对象给用户,而不会在heap中重新创建一个新的String对象;如果对象池中没有该String对象,jvm则在heap中创建新的String对象,将其引用返回给用户,同时将该引用添加至strings pool中。注意:使用第一种方法创建对象时,jvm是不会主动把该对象放到strings pool里面的,除非程序调用 String的intern方法。看下面的例子:

java 代码

  1. String str1 = new String("abc"); //jvm 在堆上创建一个String对象   
  2.   
  3.  //jvm 在strings pool中找不到值为“abc”的字符串,因此   
  4.  //在堆上创建一个String对象,并将该对象的引用加入至strings pool中   
  5.  //此时堆上有两个String对象   
  6. Stirng str2 = "abc";   //并没有创建对象,因为对象池里已经有"abc" 了
  7.   
  8.  if(str1 == str2){   
  9.          System.out.println("str1 == str2");   
  10.  }else{   
  11.          System.out.println("str1 != str2");   
  12.  }   
  13.   //打印结果是 str1 != str2,因为它们是堆上两个不同的对象   
  14.   
  15.   String str3 = "abc";   
  16.  //此时,jvm发现strings pool中已有“abc”对象了,因为“abc”equels “abc”   
  17.  //因此直接返回str2指向的对象给str3,也就是说str2和str3是指向同一个对象的引用   
  18.   if(str2 == str3){   
  19.          System.out.println("str2 == str3");   
  20.   }else{   
  21.          System.out.println("str2 != str3");   
  22.   }   
  23.  //打印结果为 str2 == str3  

三、String / StringBuffer / StringBuilder 

 

    String类是字符串常量,是不可更改的常量。而StringBuffer是字符串变量,它的对象是可以扩充和修改的。

 

   StringBuffer sb=new StringBuffer("[");//创建StringBuffer对象
   sb.append("hehe");//把hehe加入字符串,变成 "[hehe"

   sb.append("]");//append();不会制造垃圾,真正在改sb的值;
   System.out.println(sb);

   String str = sb.toString();//把"[hehe]",赋值给一个字符串对象str

    StringBuilder,一个可变的字符序列。此类提供一个与 StringBuffer 兼容的 API,但不保证同步。该类被设计用作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(这种情况很普遍)。如果可能,建议优先采用该类,因为在大多数实现中,它比 StringBuffer 要快。

 

StringBuilder sb=new StringBuilder("[");//创建StringBuilder对象
sb.append("hehe");//把hehe加入字符串,变成 "[hehe"

sb.append("]");//append();不会制造垃圾,真正在改sb的值;
System.out.println(sb);

String str = sb.toString();//把"[hehe]",赋值给一个字符串对象str

 

 

四、String类中常用的方法

 

String 类包括的方法可用于检查序列的单个字符、比较字符串、搜索字符串、提取子字符串、创建字符串副本并将所有字符全部转换为大写或小写。不用去记,用到的时候查API,用的多了自然就熟悉了。

 

 

  java.lang.String

 char charAt (int index)

 返回index所指定的字符

 String concat(String str)

 将两字符串连接

 boolean endsWith(String str)

 测试字符串是否以str结尾

 boolean equals(Object obj)

 比较两对象

 char[] getBytes

 将字符串转换成字符数组返回

 char[] getBytes(String str)

 将指定的字符串转成制服数组返回

 boolean startsWith(String str)

 测试字符串是否以str开始

 int length()

 返回字符串的长度

 String replace(char old ,char new)

 将old用new替代

 char[] toCharArray

 将字符串转换成字符数组

 String toLowerCase()

 将字符串内的字符改写成小写

 String toUpperCase()

 将字符串内的字符改写成大写

 String valueOf(Boolean b)

 将布尔方法b的内容用字符串表示

 String valueOf(char ch)

 将字符ch的内容用字符串表示

 String valueOf(int index)

 将数字index的内容用字符串表示

 String valueOf(long l)

 将长整数字l的内容用字符串表示

 String substring(int1,int2)

 取出字符串内第int1位置到int2的字符串

 

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  1. import java.util.Collections;   
  2. import java.util.Comparator;   
  3. import java.util.LinkedList;   
  4. import java.util.List;   
  5. public class StringUsage {   
  6.  // 几个欧不太用的方法。   
  7.  public static void main(String[] args) {   
  8.   // 判断字符串首/尾。   
  9.   String contentS = "test String again. test ";   
  10.   System.out.println(contentS);   
  11.   System.out.println("contentS.startsWith(\"test\")\t"  
  12.     + contentS.startsWith("test"));   
  13.   System.out.println("contentS.endsWith(\"test\")\t"  
  14.     + contentS.endsWith("test"));   
  15.   // 忽略大小写的字符串比较方法。   
  16.   System.out   
  17.     .println("contentS.compareToIgnoreCase(contentS.toUpperCase()))\t"  
  18.       + contentS.compareToIgnoreCase(contentS.toUpperCase()));   
  19.   // 不区分大小写的字符串比较。   
  20.   Comparator<String> cmprStr = String.CASE_INSENSITIVE_ORDER;   
  21.   List<String> lstStr = new LinkedList<String>();   
  22.   // 准备数据。   
  23.   lstStr.add("test");   
  24.   lstStr.add("Test");   
  25.   lstStr.add("tEst");   
  26.   lstStr.add("rest");   
  27.   lstStr.add("sest");   
  28.      
  29.   // 不区分大小写的排序。   
  30.   Collections.sort(lstStr, cmprStr);   
  31.   System.out.println(lstStr);   
  32.   // 区分大小写的排序。   
  33.   Collections.sort(lstStr);   
  34.   System.out.println(lstStr);   
  35.   System.out.println("\ntest String.valueOf()");   
  36.      
  37.   // 用 valueOf 处理 null 对象的字符串转换。   
  38.   try {   
  39.    String ss = null;   
  40.    System.out.println(ss);   
  41.    System.out.println(String.valueOf(null)); // 比较奇怪的地方   
  42.   } catch (RuntimeException e1) {   
  43.       e1.printStackTrace();   
  44.   }   
  45.      
  46.   BigDecimal db = null;   
  47.   try {   
  48.    System.out.println(((BigDecimal)db).toString());   
  49.   } catch (Exception e) {   
  50.    e.printStackTrace();   
  51.   }   
  52.   try {   
  53.    System.out.println(String.valueOf(db));   
  54.   } catch (Exception e) {   
  55.    e.printStackTrace();   
  56.   }   
  57.   db = new BigDecimal("100.00");   
  58.   try {   
  59.    System.out.println(((BigDecimal)db).toString());   
  60.   } catch (Exception e) {   
  61.    e.printStackTrace();   
  62.   }   
  63.  }   
  64. }  

 

五、SCJP题目

 

String a="Hello World!";
String b="Hello World!";
a=b?  a和b是否相等? 为什么?

String a=new String("Hello World!");
String b="Hello World!";
a=b?  a和b是否相等 ? 为什么?

 

解释:

1. 首先String不属于8种基本数据类型,String是一个对象。
因为对象的默认值是null,所以String的默认值也是null;但它又是一种特殊的对象,有其它对象没有的一些特性。  

2. new String()和new String(“”)都是申明一个新的空字符串,是空串不是null;

3. String str="kvill";

    String str=new String (“kvill”);的区别:  
在这里,我们不谈堆,也不谈栈,只先简单引入常量池这个简单的概念。  
常量池(constant pool)指的是在编译期被确定,并被保存在已编译的.class文件中的
一些数据。它包括了关于类、方法、接口等中的常量,也包括字符串常量。  
看例1:  
String s0="kvill";  
String s1="kvill";  
String s2="kv" + "ill";  
System.out.println( s0==s1 );  
System.out.println( s0==s2 );  
结果为:  
true  
true  
首先,我们要知道Java会确保一个字符串常量只有一个拷贝。  
因为例子中的s0和s1中的”kvill”都是字符串常量,它们在编译期就被确定了,所以
s0==s1为true;而”kv”和”ill”也都是字符串常量,当一个字符串由多个字符串常量连
接而成时,它自己肯定也是字符串常量,所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量,所以s2也是常量池中”kvill”的一个引用。所以我们得出s0==s1==s2;  

用new String() 创建的字符串不是常量,不能在编译期就确定,所以new String() 
创建的字符串不放入常量池中,它们有自己的地址空间。  

看例2:  
String s0="kvill";  
String s1=new String("kvill");  
String s2="kv"+ new String("ill");  
System.out.println( s0==s1 );  
System.out.println( s0==s2 );  
System.out.println( s1==s2 );  
结果为:  
false  
false  
false  
例2中s0还是常量池中”kvill”的应用,s1因为无法在编译期确定,所以是运行时创
建的新对象”kvill”的引用,s2因为有后半部分new String(“ill”)所以也无法在编译
期确定,所以也是一个新创建对象”kvill”的应用;明白了这些也就知道为何得出此结果了。  

4. String.intern():  
再补充介绍一点:存在于.class文件中的常量池,在运行期被JVM装载,并且可以扩充。String的intern()方法就是扩充常量池的一个方法;当一个String实例str调用intern()方法时,Java查找常量池中是否有相同Unicode的字符串常量,如果有,则返回其的引用,如果没有,则在常量池中增加一个Unicode等于str的字符串并返回它的引用;看例3就清楚了。  

例3:  
String s0= "kvill";  
String s1=new String("kvill");  
String s2=new String("kvill");  
System.out.println( s0==s1 );  
System.out.println( “**********” );  
s1.intern(); 
s2=s2.intern(); //把常量池中"kvill"的引用赋给s2  
System.out.println( s0==s1);  
System.out.println( s0==s1.intern() );  
System.out.println( s0==s2 );  
结果为:  
false  
**********  
false //虽然执行了s1.intern(),但它的返回值没有赋给s1  
true //说明s1.intern()返回的是常量池中”kvill”的引用  
true 

 
最后我再破除一个错误的理解:  
有人说,“使用String.intern()方法则可以将一个String类的保存到一个全局Strin
g表中,如果具有相同值的Unicode字符串已经在这个表中,那么该方法返回表中已有字符串的地址,如果在表中没有相同值的字符串,则将自己的地址注册到表中“如果我把他说的这个全局的String表理解为常量池的话,他的最后一句话,“如果在表中没有相同值的字符串,则将自己的地址注册到表中”是错的:  

看例4:  
String s1=new String("kvill");  
String s2=s1.intern();  
System.out.println( s1==s1.intern() );  
System.out.println( s1+" "+s2 );  
System.out.println( s2==s1.intern() );  
结果:  
false  
kvill kvill  
true  
在这个类中我们没有声名一个"kvill"常量,所以s1.intern()同new String("kvill")是不同的,当我们调用s1.intern()后就在常量池中新添加了一个"kvill"常量,原来的不在常量池中的"kvill"仍然存在,也就不是“将自己的地址注册到常量池中”了。  
s1==s1.intern()为false说明原来的“kvill”仍然存在;  
s2现在为常量池中“kvill”的地址,所以有s2==s1.intern()为true。  

5. 关于equals()和==:  

这个对于String简单来说就是比较两字符串的Unicode序列是否相当,如果相等返回true;而==是比较两字符串的地址是否相同,也就是是否是同一个字符串的引用。  

6. 关于String是不可变的  

这一说又要说很多,大家只要知道String的实例一旦生成就不会再改变了,比如说:
String str=”kv”+”ill”+” “+”ans”;  
就是有4个字符串常量,首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在内存中,然后”kvill”又和” “ 生成 ”kvill “存在内存中,最后又和生成了”kvill ans”;并把这个字符串的地址赋给了str,就是因为String的“不可变”产生了很多临时变量,这也就是为什么建议用StringBuffer的原因了,因为StringBuffer是可改变的

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