String类的深入学习

String类

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
    ...
}

1.String类的声明

• String类是final的,不可以被继承
• String类底层是char型数组实现的
• value[] 也是final的,而且是private修饰的,这就保证了String类的对象一旦被初始化就无法更改。

String对象被创建后就无法更改指的是常规方法无法更改,因为String类是由char型数组实现的,而这个数组value也是一个引用,我们可以通过暴力反射setAccessible(true),来修改value数组的内容。

2.常用构造方法

1.String str = new String();构造一个空字符串

public String() {
    this.value = "".value;
}

2.String str = new String(String string)根据指定的字符串来构造新的String对象

public String(String original) {
    this.value = original.value;
    this.hash = original.hash;
}

3.String str = new String(char[] value)通过指定字符数组来构造新的String对象

public String(char value[]) {
    this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}

当然,还有我们最常用的String str = "123",不过这种通过字面量形式构造对象的方式完全等同于上述的第三种形式,实际上它的实现是:

char[] chars = {'1','2','3'};
String str = new String(chars);

3.关于声明一个字符串是否创建了对象

• 由字面量声明的字符串不一定创建了对象

String a = "123";是否创建了对象要看字符串常量池中,是否已经有了"123"这个对象,如果有,那么这句代码就没有创建对象,如果没有,那么就在字符串常量池中创建了一个"123"对象.

• 通过new出来的字符串一定创建了对象

String a = new String("123"),无论字符串常量池是否有"123"这个对象,这句代码都会创建对象,区别就在于创建了一个还是两个.假如常量池中没有,那么就分别在常量池和堆区都分别创建了"123"对象。如果常量池中有该对象,那么就只在堆区中创建一个"123"对象。

字符串常量池

1.字符串常量池的设计思想

• 字符串的分配，和其他的对象分配一样，耗费高昂的时间与空间代价，作为最基础的数据类型，大量频繁的创建字符串，极大程度地影响程序的性能

• JVM为了提高性能和减少内存开销，为字符串开辟一个字符串常量池，类似于缓存区,创建字符串常量时，首先判断字符串常量池是否存在该字符串.如果存在该字符串，返回引用实例，不存在，实例化该字符串并放入池中

• 实现的基础:字符串不可变

2.字符串常量池的位置

字符串常量池在JDK1.6之前是存放在Perm区的(永久代),也就是我们常说的方法区,而在JDK1.7之后,字符串常量池已经被移到了Heap区(堆区)存放,而在JDK1.8,Perm区已经被移除了,取而代之是元空间。

我们常说的方法区,其实是JVM中提出的规范,永久代和方法区的关系,类似我们Java中的类与接口,方法区是一个接口,制定了规范,而永久代是HotSpot虚拟机对这个规范的实现

并且,字符串常量池相较其他常量池有着特殊性:

• 直接使用字面量声明的String对象，如果在常量池中不存在，那么就会直接存储在字符串常量池中,如果存在,那么就会直接指向字符串常量池中的对象

• 而通过new关键字创建的String对象,如果在常量池中不存在，可以通过native方法intern手动入池。而即使常量池中存在这个字符串,这个方法就不会生效.

• 能否入池，都取决于字符串常量池中是否存在该字符串。

  • 如果不存在就会入池。
  • 如果存在，那么通过字面量声明的字符串就会直接从常量池中取值；而intern方法就没有任何效果

很重要的一点：

​ 由于JDK对于字符串常量池的改动，在JDK1.7和之后的版本，字符串常量池都在堆区中了，而且，使用intern方法入池的字符串，不会再在字符串常量池中创建一个对象，而是保存调用intern方法的这个字符串的引用。

StringBuilder和StringBuffer

众所周知，在Java中,运算符+在和字符串一起使用时的作用是拼接,而非运算,那么到底是什么原因呢,其实底层就是StringBuffer(JDK1.0)和StringBuilder(JDK1.5之后)实现的。

看了API就会发现，StringBuilder和StringBuffer都是可变字符序列，而且两者的方法是完全一样的，唯一的区别就是线程安全问题，StringBuilder是线程不安全的，而StringBuffer是线程安全的，而StringBuffer始于JDK1.0，StringBuilder始于JDK1.5，也就是说，StringBuilder的出现，就是为了在单线程条件下替换StringBuffer，也就意味着，在不考虑线程安全问题的情况下，我们通常都会使用StringBuilder，因为没有线程问题的影响，StringBuilder的速度更快。

再说回字符串拼接的问题，

String a = "1";
String b = "2";
String c = "3";
String d = a+b+c;
System.out.print(d);//"123"

上面这个代码片段的底层实现,其实是:

String d = (new StringBuilder(String.valueof(a))).append(b).append(c).toString();

换言之,字符串拼接,其实是创建了一个新的StringBuilder的对象,来调用append方法进行拼接,拼接完成后再调用toString方法来返回一个新的字符串.

因此,

String a = "Hello";
String b = "World";
String c = a+b;
String d = a+b;
System.out.println(c);
System.out.println(d);
System.out.println(c==d);

这个代码片段的结果是HelloWorld,HelloWorld,false。

原因是StringBuilder的toString方法每次都会返回一个new出来的String对象。源码如下:

//StringBuilder类重写的toString方法
@Override
    public String toString() {
        // Create a copy, don't share the array
        return new String(value, 0, count);
    }

关于String类的面试题

题目1:

String str = new String（"123")一共创建了几个对象

答:

1.假如字符串常量池中没有"123"这个字符串,那么这条代码就创建了两个对象,第一个是在字符串常量池中创建了字符串对象"123",然后在堆区创建了一个字符串对象"123",接着会把堆区这个"123"的引用地址值赋给在栈区声明的str。

2.假如字符串常量池中有"123"这个字符串,那么就只创建了一个对象,就是在堆区中创建了对象"123",然后把地址值赋给str.

题目2:

引用自:深入解析String#intern-美团技术团队

代码片段1:

String s1 = new String("1");
s.intern();
String s2 = "1";
System.out.println(s == s2);

String s3 = new String("1") + new String("1");
s3.intern();
String s4 = "11";
System.out.println(s3 == s4);

在JDK1.6中:结果是false false

在JDK1.7中:结果是 false true

分析:

• 在JDK1.6中:字符串常量池存储于永久代

String s1 = new String("1")首先在字符串常量池中创建了对象"1",然后在堆区创建对象"1",s1的引用指向的是堆区的对象;

s1.intern()方法,会查找字符串常量池中是否有"1"这个对象,结果里面有,所以这个方法没有生效,等于没写.

String s2 = "1",因为常量池中已经有"1"这个字符串了,所以s2指向了常量池中"1"

s1指向堆区,s2指向永久代,显然二者地址不同,结果为false

String s3 = new String("1") + new String("1");这句代码在堆区创建了两个匿名"1"对象,拼接后的等于在堆区中创建了字符串"11"对象

s3.intern()方法将"11"对象保存在了字符串常量池中

String s4 = "11",指向的是字符串常量池中"11"对象

s3指向堆区,s4指向永久代,结果为false

• 在JDK1.7中:字符串常量池存储于堆区,且intern方法不会创建对象,而是保存堆区对象的引用

s1在常量池和堆区分别创建了对象"1",s1指向的是堆区的"1"对象,s.intern()方法无效,s2指向的是常量池中的"1"对象,s1和s2指向地址不同,所以是false;

s3在堆区创建了对象"11",s3.intern()将堆区对象存在常量池中,但是!!! 这里的存是将堆区中"11"的引用存在了常量池,而非创建对象.

所以s4指向常量池中的引用,其实就是s3的引用,所以s3==s4为true。

代码片段2：

String s1 = new String("1");
String s2 = "1";
s1.intern();
System.out.println(s == s2);

String s3 = new String("1") + new String("1");
String s4 = "11";
s3.intern();
System.out.println(s3 == s4);

JDK1.6结果:false false

JDK1.7结果:false false

分析:

• 在JDK1.6中:字符串常量池存储于永久代

s1在常量池和堆区分别创建了对象"1",s1指堆区的对象"1";

s2指向的是常量池的对象"1"

因为常量池中有"1"这个对象,所以s1.intern()无效

s1,s2二者指向地址不同,所以是false.

s3在堆区创建了对象"11"

s4在常量池创建了对象"11",并指向了常量池中的"11"对象

常量池中已经有了对象"11",s3.intern()无效

s3,s4指向不同,所以false

• 在JDK1.7中:字符串常量池存储于堆区,且intern方法不会创建对象,而是保存堆区对象的引用

s1在常量池和堆区分别创建了对象"1",s1指堆区的对象"1";

s2指向的是常量池的对象"1"

因为常量池中有"1"这个对象,所以s1.intern()无效

s1,s2二者指向地址不同,所以是false.

s3在堆区创建了对象"11"

s4在常量池创建了对象"11",并指向了常量池中的"11"对象

常量池中已经有了对象"11",s3.intern()无效

s3,s4指向不同,所以false