Java源碼解讀掃盲【String篇】

時間 2019-12-05

標籤 java 源碼解讀掃盲 String篇欄目 Java 简体版

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一.String類的定義

String類被定義爲final類，意味着它不能被繼承，它是個不可變類，併發程序最喜歡不可變量了。java

String類實現了Serializable, Comparable<String>, CharSequence接口。面試

Comparable接口有compareTo(String s)方法，CharSequence接口有length()，charAt(int index)，subSequence(int start,int end)方法。正則表達式

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {

二. String的屬性

String類中包含一個不可變的char數組用來存放字符串，一個int型的變量hash用來存放計算後的哈希值。（String沒有length屬性，只有length方法，面試筆試常考）。數組

String的字符串內容用的char數組來保存，而這個char數據變量也是final的，意味着字符串是不可變的，因此一個String一旦被聲明定義則是不可變的。更改String內容的本質就是：查看常量池中是否有對應的字符串，若是有則直接把變量引用到這個字符串上，若沒有，則新建一個字符串扔到常量池，而後對它進行變量引用。併發

/** The value is used for character storage. */
private final char value[];

/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0

/** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;

三.String構造函數

//不含參數的構造函數，通常沒什麼用，由於value是不可變量
public String() {
    this.value = new char[0];
}

//參數爲String類型
public String(String original) {
    this.value = original.value;
    this.hash = original.hash;
}

//參數爲char數組，使用java.utils包中的Arrays類複製
public String(char value[]) {
    this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}

//從bytes數組中的offset位置開始，將長度爲length的字節，以charsetName格式編碼，拷貝到value，在編碼轉換中比較經常使用
public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)
        throws UnsupportedEncodingException {
    if (charsetName == null)
        throw new NullPointerException("charsetName");
    checkBounds(bytes, offset, length);
    this.value = StringCoding.decode(charsetName, bytes, offset, length);
}

//調用public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)構造函數，在編碼轉換中比較經常使用
public String(byte bytes[], String charsetName)
        throws UnsupportedEncodingException {
    this(bytes, 0, bytes.length, charsetName);
}

其他的構造函數不經常使用。函數

四. String經常使用方法

String類的方法不少，但不少都是互相調用的，這裏看幾個經常使用方法的源碼。this

1.equals

String重寫了Object的equals方法，能夠發現比較的內容是字符串。先是看看是否同一個內存地址，而後再比較一下長度，最後再比較內容，很是嚴謹高效的邏輯。編碼

內存地址相同，則爲真。spa
若是對象類型不是String類型，則爲假。不然繼續判斷。code
若是對象長度不相等，則爲假。不然繼續判斷。
從後往前，判斷String類中char數組value的單個字符是否相等，有不相等則爲假。若是一直相等直到第一個數，則返回真。

public boolean equals(Object anObject) {
    //判斷是否同一個內存地址
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        //長度是否相等
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            //逐一比較內容
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

2.length()

String類中獲取字符串的長度經過length()方法，其實調用的是數組的length屬性，因此String沒有length屬性。

public int length() {
    return value.length;
}

3.substring

substring返回的也是一個新的String對象,由於從0開始計算，其中不包括endIndex位置的字符，幾乎全部String操做都會涉及new一個String對象,在有些場合記得從新引用，原來字符串的是不會改變的，因此能夠想象常量池裏面的內容是多麼的龐大，特別是大型的企業級項目，若是不注意合理使用String類的話，GC是很是頻繁的。

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    if (beginIndex < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    }
    if (endIndex > value.length) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
    }
    int subLen = endIndex - beginIndex;
    if (subLen < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
    }
    return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this
            : new String(value, beginIndex, subLen);
}

4.trim()

String是如何去掉先後的空格的？就是截取先後不屬於空格內容的部分。

public String trim() {
    int len = value.length;
    int st = 0;
    char[] val = value;    /* avoid getfield opcode */

    while ((st < len) && (val[st] <= ' ')) {
        st++;
    }
    while ((st < len) && (val[len - 1] <= ' ')) {
        len--;
    }
    return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;
}

5.replace()

String替換方法replace是在char數組內進行的，先定位到要替換字符的位置，而後把不須要替換的部分複製到一個新的char數組內，把要替換的部分替換成新的字符，而後利用新的char數組生成一個新的String對象返回。這個方法值替換第一個位置，所有替換有replaceAll()方法，而這是用正則表達式匹配替換的。

public String replace(char oldChar, char newChar) {
    if (oldChar != newChar) {
        int len = value.length;
        int i = -1;
        char[] val = value; /* avoid getfield opcode */

        while (++i < len) {
            if (val[i] == oldChar) {
                break;
            }
        }
        if (i < len) {
            char buf[] = new char[len];
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                buf[j] = val[j];
            }
            while (i < len) {
                char c = val[i];
                buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
                i++;
            }
            return new String(buf, true);
        }
    }
    return this;
}

6.compareTo

這個方法寫的很巧妙，先從0開始判斷字符大小。若是兩個對象能比較字符的地方比較完了還相等，就直接返回自身長度減被比較對象長度，若是兩個字符串長度相等，則返回的是0，巧妙地判斷了三種狀況。因此比較字符跟字符的長度沒有什麼關係，並非字符串長度大的就會返回>0。

public int compareTo(String anotherString) {
    //自身對象字符串長度len1
    int len1 = value.length;
    //被比較對象字符串長度len2
    int len2 = anotherString.value.length;
    //取兩個字符串長度的最小值lim
    int lim = Math.min(len1, len2);
    char v1[] = value;
    char v2[] = anotherString.value;

    int k = 0;
    //從value的第一個字符開始到最小長度lim處爲止，若是字符不相等，返回自身（對象不相等處字符-被比較對象不相等字符）
    while (k < lim) {
        char c1 = v1[k];
        char c2 = v2[k];
        if (c1 != c2) {
            return c1 - c2;
        }
        k++;
    }
    //若是前面都相等，則返回（自身長度-被比較對象長度）
    return len1 - len2;
}

7.hashCode

String類重寫了hashCode方法，Object中的hashCode方法是一個Native調用。String類的hash採用多項式計算得來，咱們徹底能夠經過不相同的字符串得出一樣的hash，因此兩個String對象的hashCode相同，並不表明兩個String是同樣的。

public int hashCode() {
    int h = hash;
    //若是hash沒有被計算過，而且字符串不爲空，則進行hashCode計算
    if (h == 0 && value.length > 0) {
        char val[] = value;

        //計算過程
        //s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
        for (int i = 0; i < value.length; i++) {
            h = 31 * h + val[i];
        }
        //hash賦值
        hash = h;
    }
    return h;
}

8.startsWith

起始比較和末尾比較都是比較常常用獲得的方法，例如在判斷一個字符串是否是http協議的，或者初步判斷一個文件是否是mp3文件，均可以採用這個方法進行比較。

public boolean startsWith(String prefix, int toffset) {
    char ta[] = value;
    int to = toffset;
    char pa[] = prefix.value;
    int po = 0;
    int pc = prefix.value.length;
    // Note: toffset might be near -1>>>1.
    //若是起始地址小於0或者（起始地址+所比較對象長度）大於自身對象長度，返回假
    if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) {
        return false;
    }
    //從所比較對象的末尾開始比較
    while (--pc >= 0) {
        if (ta[to++] != pa[po++]) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

public boolean startsWith(String prefix) {
    return startsWith(prefix, 0);
}

public boolean endsWith(String suffix) {
    return startsWith(suffix, value.length - suffix.value.length);
}