Java基礎學習之字符串知識總結

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一、前言

字符串是多個字符連接起來組合成的字符序列。字符串分為可變的字符串和不可變的字符串兩種。

（1）不可變的字符串：當字符串對象創建完畢之後，該對象的內容(上述的字符序列)是不能改變的，一旦內容改變就會創建一個新的字符串對象。Java中的String類的對象就是不可變的。

（2）可變的字符串：StringBuilder類和StringBuffer類的對象就是可變的；當對象創建完畢之後，該對象的內容發生改變時不會創建新的對象，也就是說對象的內容可以發生改變，當對象的內容發生改變時，對象保持不變，還是同一個。

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String、StringBuffer、StringBuilder 都實現瞭 CharSequence 接口，字符串在底層其實就是char[]，雖然它們都與字符串相關，但是其處理機制不同。

二、String 類（字符串常量）

String類表示不可變的字符串，當前String類對象創建完畢之後，該對象的內容(字符序列)是不變的，因為內容一旦改變就會創建一個一個新的對象。

String 類是final類，不可以繼承。對String類型最好的重用方式是組合而不是繼承。

2.1 String 類實例的創建

方式一：通過字面量賦值創建，需要註意這裡是雙引號：””，區別與字符char類型的單引號：”；

String s1 = "laofu";

方式二：通過構造器創建;

String s2 = new String(“laofu”);

兩種方式的區別：

方式一：String s1 = “laofu”;

有可能隻創建一個String對象，也有可能創建不創建String對象；如果在常量池中已經存在”laofu”，那麼對象s1會直接引用，不會創建新的String對象；否則，會先在常量池先創建常量”laofu”的內存空間，然後再引用。

方式二：String s2 = new String(“laofu”);

最多會創建兩個String對象，最少創建一個String對象。可使用new關鍵字創建對象是會在堆空間創建內存區域，這是第一個對象；然後對象中的字符串字面量可能會創建第二個對象，而第二個對象如方式一中所描述的那樣，是有可能會不被創建的，所以至少創建一個String個對象。

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上圖中的常量池：用於存儲常量的地方內存區域，位於方法區中。常量池又分為編譯常量池和運行常量池兩種：

編譯常量池：當把字節碼加載進JVM的時候，其中存儲的是字節碼的相關信息（如：行號等）。

運行常量池：其中存儲的是代碼中的常量數據。

① 使用字符串字面量創建的字符串，也就是單獨使用””引號創建的字符串都是直接量，在編譯期就會將其存儲到常量池中；

② 使用new String(“”)創建的對象會存儲到堆內存中，在運行期才創建；

③ 使用隻包含直接量的字符串連接符如”aa” + “bb”創建的也是直接量，這樣的字符串在編譯期就能確定，所以也會存儲到常量池中；

④ 使用包含String直接量的字符串表達式(如”aa” + s1)創建的對象是運行期才創建的，對象存儲在堆中，因為其底層是創新瞭StringBuilder對象來實現拼接的；

2.2 String 對象的比較

① 使用”==”號：用於比較對象引用的內存地址是否相同

② 使用equals方法：在Object類中和”==”號相同，但在自定義類中，建議覆蓋equals方法去實現比較自己內容的細節；由於String類覆蓋已經覆蓋瞭equals方法，所以其比較的是字符串內容。

2.3 String對象的空值

① 對象引用為空， 此時s1沒有初始化，也在JVM中沒有分配內存空間。

String s1 = null;

② 對象內容為空字符串， 比如： 此時對象s2已經初始化，值為“”，JVM已經為其分配內存空間。

String s2 = "";

2.4 字符串拼接

Java中的字符串可以通過是“+”實現拼接，那麼代碼中字符串拼接在JVM中又是如何處理的呢？我們通過一個例子說明：通過比較拼接字符串代碼編譯前後的代碼來查看JVM對字符串拼接的處理。

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JVM會對字符串拼接做一些優化操作。

① 如果字符串字面量之間的拼接（如”aa” + “bb”），創建的也是直接量，這種情況在編譯期就能確定，所以也會存儲到常量池中；

② 如果是對象之間拼接，或者是對象和字面量之間的拼接，亦或是方法執行結果參與拼接，String內部會使用StringBuilder先來獲取對象的值，然後使用append方法來執行拼接。這種情況隻能在運行期才能確定變量的值和方法的返回值。

三、StringBuilder 與 StringBuffer（字符串變量）

StringBuffer 和 StringBuilder都表示可變的字符串，兩種的功能方法都是相同的。但唯一的區別：

（1）StringBuffer：StringBuffer中的方法都使用瞭synchronized修飾符，表示同步操作，在多線程並發的時候可以保證線程安全，但在保證線程安全的時候，對其性能有一定影響，會降低其性能。

（2）StringBuilder：StringBuilder中的方法都沒有使用瞭synchronized修飾符，線程不安全，正因為如此，其性能較高。

對並發安全沒有很高要求的情況下，建議使用StringBuilder，因為其性能很高。

四、String、StringBuilder 與 StringBuffer

（1）由於 String 類的操作是產生新的 String 對象，而 StringBuilder 和 StringBuffer 隻是一個字符數組的擴容而已，所以 String 類的操作要遠慢於 StringBuffer 和 StringBuilder。

大部分情況下：StringBuilder > StringBuffer > String

String 類型和 StringBuffer 類型的主要性能區別其實在於 String 是不可變的對象, 因此在每次對 String類型進行改變的時候其實都等同於生成瞭一個新的 String 對象，然後將指針指向新的 String 對象。每次生成對象都會對系統性能產生影響，特別當內存中無引用對象多瞭以後， JVM 的 GC 就會開始工作，那速度是一定會相當慢的。

而如果是使用 StringBuffer 類則結果就不一樣瞭，每次結果都會對 StringBuffer 對象本身進行操作，而不是生成新的對象，再改變對象引用。

（2）使用選擇

使用 String 類的場景：在字符串不經常變化的場景中可以使用 String 類，例如常量的聲明、少量的變量運算。

使用 StringBuffer 類的場景：在頻繁進行字符串運算（如拼接、替換、刪除等），並且運行在多線程環境中，則可以考慮使用 StringBuffer，例如 XML 解析、HTTP 參數解析和封裝。

使用 StringBuilder 類的場景：在頻繁進行字符串運算（如拼接、替換、和刪除等），並且運行在單線程的環境中，則可以考慮使用 StringBuilder，如 SQL 語句的拼裝、JSON 封裝等。

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