Java基礎(三) String深度解析

String能夠說是Java中使用最多最頻繁、最特殊的類，由於同時也是字面常量，而字面常量包括基本類型、String類型、空類型。

一. String的使用

1. String的不可變性

/**
 * The {@code String} class represents character strings. All
 * string literals in Java programs, such as {@code "abc"}, are
 * implemented as instances of this class.
 * <p>
 * Strings are constant; their values cannot be changed after they
 * are created. String buffers support mutable strings.
 * Because String objects are immutable they can be shared. For example:
 * ...
 */

public final class String { 
    private final char value[];
}

String對象一旦在堆中建立出來，就沒法再修改。由於String對象放在char數組中，該數組由final關鍵字修飾，不可變。

2. 定義一個字符串

/**
 * 定義一個字符串
 */
String str1 = "helloworld";
String str2 = "helloworld";
//也能夠,但基本不這樣寫
String str3 = new String("helloworld");
System.out.println(str1 == str2);
System.out.println(str1 == str3);

//運行結果 true, false

上面三句代碼怎麼理解呢？這裏須要先引入一個概念，字符串常量池。

字符串常量池是一塊特殊的獨立內存空間，放在Java Heap中 { 在Jdk7.0以前字符串常量池存放在PermGen中，Jdk7.0的時候移動到了Java Heap（在堆中仍然是獨立的），Jdk8.0的時候去掉了PermGen，用Metaspace進行取代 } ，Java內存模型不是本章討論的重點。

str1和str2引用的字符串字面量就在字符串常量池中，而str3引用的對象在Java Heap中。

怎麼，還不太好理解？舉個例子

工做一天，到下班時間了，準備看會兒金瓶.，算了，《三國演義》，打開小說網站，在線閱讀；過了半個小時，女票回家了，看《三國演義》也是她想作的事兒，我看網址發給她，好，她也開始看了，再過半個小時，我爸回來了，他也是三國迷，可是他不喜歡在線看，所以在書店買了一本看。

上面提到的小說網站就是一個字符串常量池，包含了不少字符串字面量，如《三國演義》、《西遊記》、《紅樓夢》等，每一個字符串字面量在常量池中保持獨一份，不管誰進網站看《三國演義》都是一樣的網址和一樣的內容。

我和女票就是str1和str2，咱們看的都是同一個網站的《三國演義》，不只內容同樣，引用的地址也同樣（字符串常量池中保留了惟一的「helloworld」），所以str1 == str2 運行結果爲true

而我爸就是str3，與我和女票都不同，雖然看的內容也是《三國演義》，可是經過實體書籍來看，引用地址不同，同時一本書籍不支持多我的同時看（字符串對象在java heap中，且每次new都會新建一個對象），所以str1 == str3 運行結果爲false。

一個字符串字面量老是引用String類的同一個實例，由於被String.intern()方法限定了，一樣咱們能夠調用該方法將堆中的String對象放到字符串常量池中，這樣作能夠提高內存使用效率，同時可讓所用使用者共享惟一的實例。

System.out.println(str1 == str3.intern());
//運行結果爲true

那麼該方法的實現邏輯是怎麼樣的呢，咱們看一下源碼

/** 
 * Returns a canonical representation for the string object. 
 * <p> 
 * A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the 
 * class {@code String}. 
 * <p> 
 * When the intern method is invoked, if the pool already contains a 
 * string equal to this {@code String} object as determined by 
 * the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is 
 * returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the 
 * pool and a reference to this {@code String} object is returned. 
 * <p> 
 * It follows that for any two strings {@code s} and {@code t}, 
 * {@code s.intern() == t.intern()} is {@code true} 
 * if and only if {@code s.equals(t)} is {@code true}. 
 * <p> 
 * All literal strings and string-valued constant expressions are 
 * interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the 
 * <cite>The Java&trade; Language Specification</cite>. 
 * 
 * @return  a string that has the same contents as this string, but is 
 *          guaranteed to be from a pool of unique strings. 
 */
 public native String intern();

咱們發現這是一個native方法，看一下注釋，發現str3.intern()方法大體流程是：

當執行intern()時，會先判斷字符串常量池中是否含有相同（經過equals方法）的字符串字面量，若是有直接返回字符串字面量；若是不含，則將該字符串對象添加到字符串常量池中，同時返回該對象在字符串常量池的引用。

返回的引用須要賦值纔可，不然仍是會指向堆中的地址，即：

String str4 = new String("helloChina");
System.out.println(str4.intern() == str4);//false
str4 = str4.intern();
String str5 = "helloChina";
String str6 = "helloZhonghua"
System.out.println(str4 == str5);//true

下面咱們看一下內存結構

3. 再次賦值給已定義的字符串

str6 = "helloHuaxia";

咱們開始已經說了String是由final關鍵字修飾，不可變，那麼此時在內存中如何體現呢？

4. String 對 「+」 的處理

String str7 = "good good" + " study";
String str8 = "good good study";
system.out.println(str7 == str8);

經過編譯工具後獲得

String str7 = "good good study";
String str8 = "good good study";

所以咱們能夠發現編譯器在編譯期間就是進行變量合併，而不會在常量池中建立三個對象 「good good」，「 study」，"good good study"。str7 == str8 運行結果 true。

但若是這樣

String str9 = "good good ";
String str10 = str9 + "study";
system.out.println(str8 == str10);//false

這時運行結果爲false，經過String變量 + 字符常量方式獲得的結果會在堆中，不在常量池中，固然能夠經過intern()方法放進常量池中，同時不只「+」如此，調用substring()，toUpperCase()，trim()等返回的都是String在堆中的地址。

5. String經常使用的方法

//str1 == "hello,world ";

//獲取長度
str1.length()//12;

//截取位置2到5之間的字符串（包括位置2，不包括位置5，從0開始）
str1.substring(2,5);//"llo"

//判斷是否含有字符串「ello」
str1.contains("ello");//true,經過indexOf實現

//獲取ello在str1中的開始位置
str1.indexOf("ello");//1

//將字符串轉化爲字符串數據
str1.split(",");//["hello","world"]

//去掉字符串兩側空格
str1.trim();//"hello,world"

二. 總結

本文從String的不可變性，String建立時字面量和String對象的不一樣，字符串字面量常量池，字符串的內存結構，經常使用的String相關方法的描述，如有不對之處，請批評指正，望共同進步，謝謝！