Java基础3：深入理解String及包装类

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本节主要介绍字符串常量和字符串类型的区别

具体代码在我的GitHub中可以找到

https://github.com/h2pl/MyTech

文章首发于我的个人博客：

https://h2pl.github.io/2018/04/23/javase3

String的连接

@Test public void contact () { //1连接方式 String s1 = "a"; String s2 = "a"; String s3 = "a" + s2; String s4 = "a" + "a"; String s5 = s1 + s2; //表达式只有常量时，编译期完成计算 //表达式有变量时，运行期才计算，所以地址不一样 System.out.println(s3 == s4); //f System.out.println(s3 == s5); //f System.out.println(s4 == "aa"); //t }

String类型的intern

public void intern () { //2：string的intern使用 //s1是基本类型，比较值。s2是string实例，比较实例地址 //字符串类型用equals方法比较时只会比较值 String s1 = "a"; String s2 = new String("a"); //调用intern时,如果s2中的字符不在常量池，则加入常量池并返回常量的引用 String s3 = s2.intern(); System.out.println(s1 == s2); System.out.println(s1 == s3); }

String类型的equals

//字符串的equals方法 // public boolean equals(Object anObject) { // if (this == anObject) { // return true; // } // if (anObject instanceof String) { // String anotherString = (String)anObject; // int n = value.length; // if (n == anotherString.value.length) { // char v1[] = value; // char v2[] = anotherString.value; // int i = 0; // while (n-- != 0) { // if (v1[i] != v2[i]) // return false; // i++; // } // return true; // } // } // return false; // }

StringBuffer和Stringbuilder

底层是继承父类的可变字符数组value

/** * The value is used for character storage. */ char[] value; 初始化容量为16 /** * Constructs a string builder with no characters in it and an * initial capacity of 16 characters. */ public StringBuilder() { super(16); } 这两个类的append方法都是来自父类AbstractStringBuilder的方法 public AbstractStringBuilder append(String str) { if (str == null) return appendNull(); int len = str.length(); ensureCapacityInternal(count + len); str.getChars(0, len, value, count); count += len; return this; } @Override public StringBuilder append(String str) { super.append(str); return this; } @Override public synchronized StringBuffer append(String str) { toStringCache = null; super.append(str); return this; }

append

Stringbuffer在大部分涉及字符串修改的操作上加了synchronized关键字来保证线程安全，效率较低。 String类型在使用 + 运算符例如 String a = "a" a = a + a;时，实际上先把a封装成stringbuilder，调用append方法后再用tostring返回，所以当大量使用字符串加法时，会大量地生成stringbuilder实例，这是十分浪费的，这种时候应该用stringbuilder来代替string。

扩容

#注意在append方法中调用到了一个函数 ensureCapacityInternal(count + len); 该方法是计算append之后的空间是否足够，不足的话需要进行扩容 public void ensureCapacity(int minimumCapacity) { if (minimumCapacity > 0) ensureCapacityInternal(minimumCapacity); } private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) { // overflow-conscious code if (minimumCapacity - value.length > 0) { value = Arrays.copyOf(value, newCapacity(minimumCapacity)); } } 如果新字符串长度大于value数组长度则进行扩容 扩容后的长度一般为原来的两倍 + 2； 假如扩容后的长度超过了jvm支持的最大数组长度MAX_ARRAY_SIZE。 考虑两种情况 如果新的字符串长度超过int最大值，则抛出异常，否则直接使用数组最大长度作为新数组的长度。 private int hugeCapacity(int minCapacity) { if (Integer.MAX_VALUE - minCapacity < 0) { // overflow throw new OutOfMemoryError(); } return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? minCapacity : MAX_ARRAY_SIZE; }

删除

这两个类型的删除操作： 都是调用父类的delete方法进行删除 public AbstractStringBuilder delete(int start, int end) { if (start < 0) throw new StringIndexOutOfBoundsException(start); if (end > count) end = count; if (start > end) throw new StringIndexOutOfBoundsException(); int len = end - start; if (len > 0) { System.arraycopy(value, start+len, value, start, count-end); count -= len; } return this; } 事实上是将剩余的字符重新拷贝到字符数组value。

这里用到了system.arraycopy来拷贝数组，速度是比较快的

system.arraycopy方法

转自知乎： 在主流高性能的JVM上（HotSpot VM系、IBM J9 VM系、JRockit系等等），可以认为System.arraycopy()在拷贝数组时是可靠高效的——如果发现不够高效的情况，请报告performance bug，肯定很快就会得到改进。 java.lang.System.arraycopy()方法在Java代码里声明为一个native方法。所以最naïve的实现方式就是通过JNI调用JVM里的native代码来实现。

String的不可变性

关于String的不可变性，这里转一个不错的回答

什么是不可变？

String不可变很简单，如下图，给一个已有字符串"abcd"第二次赋值成"abcedl"，不是在原内存地址上修改数据，而是重新指向一个新对象，新地址。

String为什么不可变？

翻开JDK源码，java.lang.String类起手前三行，是这样写的：

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { /** String本质是个char数组. 而且用final关键字修饰.*/ private final char value[]; ... ... }

首先String类是用final关键字修饰，这说明String不可继承。再看下面，String类的主力成员字段value是个char[]数组，而且是用final修饰的。

final修饰的字段创建以后就不可改变。 有的人以为故事就这样完了，其实没有。因为虽然value是不可变，也只是value这个引用地址不可变。挡不住Array数组是可变的事实。

Array的数据结构看下图。

也就是说Array变量只是stack上的一个引用，数组的本体结构在heap堆。

String类里的value用final修饰，只是说stack里的这个叫value的引用地址不可变。没有说堆里array本身数据不可变。看下面这个例子，

final int[] value={1,2,3} ； int[] another={4,5,6}; value=another; //编译器报错，final不可变 value用final修饰，编译器不允许我把value指向堆区另一个地址。 但如果我直接对数组元素动手，分分钟搞定。 final int[] value={1,2,3}; value[2]=100; //这时候数组里已经是{1,2,100} 所以String是不可变，关键是因为SUN公司的工程师。 在后面所有String的方法里很小心的没有去动Array里的元素，没有暴露内部成员字段。 private final char value[]这一句里，private的私有访问权限的作用都比final大。而且设计师还很小心地把整个String设成final禁止继承，避免被其他人继承后破坏。所以String是不可变的关键都在底层的实现，而不是一个final。考验的是工程师构造数据类型，封装数据的功力。

不可变有什么好处？

这个最简单地原因，就是为了安全。看下面这个场景（有评论反应例子不够清楚，现在完整地写出来），一个函数appendStr( )在不可变的String参数后面加上一段“bbb”后返回。appendSb( )负责在可变的StringBuilder后面加“bbb”。

总结以下String的不可变性。

1 首先final修饰的类只保证不能被继承，并且该类的对象在堆内存中的地址不会被改变。

2 但是持有String对象的引用本身是可以改变的，比如他可以指向其他的对象。

3 final修饰的char数组保证了char数组的引用不可变。但是可以通过char[0] = 'a'来修改值。不过String内部并不提供方法来完成这一操作，所以String的不可变也是基于代码封装和访问控制的。

举个例子

final class Fi { int a; final int b = 0; Integer s; } final char[]a = {'a'}; final int[]b = {1}; @Test public void final修饰类() { //引用没有被final修饰，所以是可变的。 //final只修饰了Fi类型，即Fi实例化的对象在堆中内存地址是不可变的。 //虽然内存地址不可变，但是可以对内部的数据做改变。 Fi f = new Fi(); f.a = 1; System.out.println(f); f.a = 2; System.out.println(f); //改变实例中的值并不改变内存地址。 Fi ff = f; //让引用指向新的Fi对象，原来的f对象由新的引用ff持有。 //引用的指向改变也不会改变原来对象的地址 f = new Fi(); System.out.println(f); System.out.println(ff); } 这里的对f.a的修改可以理解为char[0] = 'a'这样的操作。只改变数据值，不改变内存值。

有关常量池和intern的内容在上一节讲到了。

具体参考：https://blog.csdn.net/a724888/article/details/80041698

下一节重讲一下final关键字。

具体参考：https://blog.csdn.net/a724888/article/details/80045107

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