《JAVA SE》认识String类

Myth丶恋晨 2023-09-29 00:58 63阅读 0赞

## 前言 ##

Sting类是JAVA中十分重要的一种引用数据类型，本章将深入String类内部，了解其基本用法以及常见操作，认识字符串常量池以及StringBuffer 和 StringBuilder。

--------------------

## 一、JDK中String类的声明 ##

![在这里插入图片描述][7699ea957c374c7699060ecdd792960a.png]  
**为何Sring类被final修饰？**

被final修饰的类无法被继承，String类不存在子类。

这样的话就可以保证所有使用JDK的人，大家用的String类都仅此一次，大家都相同。

继承的方法覆写在带来灵活性的同时，也会带来很多子类行为不一致导致的问题。

## 二、创建字符串 ##

常见创建字符串的四种方式：

1.  方式一： 直接赋值（常用）  
    String str = “Hello World”；
2.  方式二：通过构造方法产生对象  
    String str2 = new String(“Hello World”)；
3.  方式三：通过字符数组产生对象  
    char\[\] data = new char\[\]\{‘a’, ‘b’, ‘c’\};  
    String str = new string(data);
4.  方式四：通过String的静态方法valueOf(任意数据类型) => 转化为字符串（常用）  
    String str = String.valueOf(10);

![在这里插入图片描述][f946860430f24ca8837ca68603bd3c5c.png]

## 三、字符串比较相等 ##

所有引用数据类型比较是否相等时，使用equals方法比较，JDK常用类，都已经覆写了equals方法，直接使用即可。（如String 、 Integer）

**引用数据类型使用 “==” 比较的仍然是数值（地址是否相等）**

![在这里插入图片描述][37f0c95459ea492d87f11b01db56eed5.png]![在这里插入图片描述][79f68302b09a4395a22b939b0f84b355.png]![在这里插入图片描述][cf6c9de614ba42bca506c0b8c0fe2a6c.png]

**equals 使用注意事项：**

现在需要比较 str 和 “Hello” 两个字符串是否相等, 我们该如何来写呢?

String str = new String("Hello");
    // 方式一
    System.out.println(str.equals("Hello"));
    // 方式二
    System.out.println("Hello".equals(str));

在上面的代码中, 哪种方式更好呢?  
我们更推荐使用 “方式二”. 一旦 str 是 null, 方式一的代码会抛出异常, 而方式二不会.

String str = null;
    // 方式一
    System.out.println(str.equals("Hello"));  // 执行结果 抛出 java.lang.NullPointerException 异
    常
    // 方式二
    System.out.println("Hello".equals(str));  // 执行结果 false

注意事项: “Hello” 这样的字面值常量, 本质上也是一个 String 对象, 完全可以使用 equals 等 String 对象的方法。

## 四、字符串常量池 ##

在上面的例子中, String类的两种实例化操作, 直接赋值和 new 一个新的 String.

**a) 直接赋值**

String str1 = "hello" ;
    String str2 = "hello" ; 
    String str3 = "hello" ; 
    System.out.println(str1 == str2); // true
    System.out.println(str1 == str3); // true
    System.out.println(str2 == str3); // true

这三个引用指向了相同的内存。

为什么现在并没有开辟新的堆内存空间呢？

String类的设计使用了**共享设计模式**。

**在JVM底层实际上会自动维护一个对象池（字符串常量池)**

1.  如果现在采用了直接赋值的模式进行String类的对象实例化操作，那么该实例化对象（字符串内容）将自动保存到这个对象池之中.
2.  如果下次继续使用直接赋值的模式声明String类对象，此时对象池之中如若有指定内容，将直接进行引用。
3.  如若没有，则开辟新的字符串对象而后将其保存在对象池之中以供下次使用。

> **理解 “池” (pool)**  
> “池” 是编程中的一种常见的, 重要的提升效率的方式, 我们会在未来的学习中遇到各种 “内存池”, “线程池”, “数据库连接池” …  
> 然而池这样的概念不是计算机独有, 也是来自于生活中. 举个栗子:  
> 现实生活中有一种女神, 称为 “绿茶”, 在和高富帅谈着对象的同时, 还可能和别的屌丝搞暧昧. 这时候这个屌丝被称为 “备胎”. 那么为啥要有备胎? 因为一旦和高富帅分手了, 就可以立刻找备胎接盘, 这样 **效率比较高**.  
> 如果这个女神, 同时在和很多个屌丝搞暧昧, 那么这些备胎就称为 **备胎池**.

**b) 采用构造方法**  
类对象使用构造方法实例化是标准做法。分析如下程序：

String str = new String("hello");

![在这里插入图片描述][12185bb6e0574e999848ce60c4a65b3f.png]

这样的做法有两个缺点:

1.  如果使用String构造方法就会开辟**两块**堆内存空间，若常量池不存在该对象，则入池，否则将销毁。
2.  字符串共享问题. 同一个字符串可能会被存储多次, 比较浪费空间.

![在这里插入图片描述][a0d0e926e0d248cf9639ada39e233c2d.png]

![在这里插入图片描述][3894cf7081d54e3a93a542815c7001c8.png]

我们可以使用 String 的 **intern 方法**（见下注解）来手动把 String 对象加入到字符串常量池中:

**手工入池**：String类提供的intern方法

![在这里插入图片描述][134e9cc2f71c4757a68e5d5e16e7f461.png]  
调用intern()方法会将当前字符串引用的对象保存到**字符串常量池**中。

a. 若当前常量池中**已经存在**了该对象，则不再产生新的对象，返回常量池中的**String对象**。

b.若当前常量池中**不存在**该对象，则将对象入池，返回入池后的**地址**。

![在这里插入图片描述][99d468a3e5e74d21baa10e348850bc5a.png]![在这里插入图片描述][af7a3e7565d04d799043a347b15a6e58.png]

> 面试题：请解释String类中两种对象实例化的区别

1.  **直接赋值**：只会开辟一块堆内存空间，并且该字符串对象可以自动保存在对象池中以供下次使用。
2.  **构造方法**：会开辟两块堆内存空间，一个会自动保存在对象池中，也可以使用intern()方法手工入池。

综上, 我们一般采取直接赋值的方式创建 String 对象.

## 五、字符串的不可变性 ##

字符串是一种不可变对象. 它的内容不可改变.

String 类的内部实现也是基于 char\[\] 来实现的, 但是 String 类并没有提供 set 方法之类的来修改内部的字符数组。

![在这里插入图片描述][48ac482374c84bfdadfd4cdbfc7b5e55.png]

因此字符串对象的内容无法改变 = 》 String类的外部无法获取这个value数组。

String str = "hello" ; 
    str = str + " world" ; 
    str += "!!!" ; 
    System.out.println(str); 
    // 执行结果
    hello world!!!

![在这里插入图片描述][80974b49259945dc9bc1ad3c4d5fcbb5.png]

## 六、如何修改字符串内容 ##

那么如果实在需要修改字符串, 例如, 现有字符串 str = “Hello” , 想改成 str = “hello” , 该怎么办？

a) 常见办法: 借助原字符串, 创建新的字符串

String str = "Hello";
    str = "h" + str.substring(1);
    System.out.println(str);
    // 执行结果
    hello

b) 特殊办法: 使用 “反射” 这样的操作可以破坏封装, 访问一个类内部的 private 成员.

String str = "Hello";
    // 获取 String 类中的 value 字段. 这个 value 和 String 源码中的 value 是匹配的. 
    Field valueField = String.class.getDeclaredField("value");
    // 将这个字段的访问属性设为 true
    valueField.setAccessible(true);
    // 把 str 中的 value 属性获取到. 
    char[] value = (char[]) valueField.get(str);
    // 修改 value 的值
    value[0] = 'h';
    System.out.println(str);
    // 执行结果
    hello

> **关于反射**  
> 反射是面向对象编程的一种重要特性, 有些编程语言也称为 “自省”.  
> 指的是程序运行过程中, 获取/修改某个对象的详细信息(类型信息, 属性信息等), 相当于让一个对象更好的 “认清自己” .

--------------------

> **为什么 String 要不可变?(不可变对象的好处是什么?)**

1.  方便实现字符串对象池. 如果 String 可变, 那么对象池就需要考虑何时深拷贝字符串的问题了.
2.  不可变对象是线程安全的.
3.  不可变对象更方便缓存 hash code, 作为 key 时可以更高效的保存到 HashMap 中。

**注意事项**: 如下代码不应该在你的开发中出, 会产生大量的临时对象, 效率比较低

String str = "hello" ; 
    for(int x = 0; x < 1000; x++) {
        
        str += x ; 
    }
    System.out.println(str);

c) 特殊办法: 更换使用StringBuilder类或者StringBuffer类- 已经和String类不是一个数据类型了.

由于String的不可更改特性，为了方便字符串的修改，JDK提供StringBuffer和StringBuilder类：

> 面试题：请解释String、StringBuffer、StringBuilder的区别:

1.  String的内容不可修改，StringBuffer与StringBuilder的内容可以修改.
2.  StringBuffer与StringBuilder大部分功能是相似的
3.  StringBuffer采用同步处理，属于线程安全操作；而StringBuilder未采用同步处理，属于线程不安全操作。

![在这里插入图片描述][6dc8d6f02d034b0f841bd0c71f62241b.png]![在这里插入图片描述][ceb8189233414dcbba60d0bc64ea199f.png]  
a. 字符串反转操作，sb提供的reverse();  
![在这里插入图片描述][2a12366a634841a59b1a395a0c2a149c.png]  
b.删除指定范围的数据，删除索引从start开始到end之前的内容，\[start,end)  
![在这里插入图片描述][4e7087ea1303449cb9bd30d572266cf5.png]  
c. 插入操作，将新元素插入到sb对象中，插入后新数值的起始索引为offset

![在这里插入图片描述][8a0abc06ec334f6d9848d27717110514.png]

## 总结 ##

指的注意的点:

1.  了解字符串常量池, 体会 “池” 的思想.
2.  理解字符串不可变
3.  StringBuffer 和 StringBuilder 的功能

关于字符串常用的一些操作方法，后面博主会更新的~感谢大家支持O(∩\_∩)O ❤❤❤

[7699ea957c374c7699060ecdd792960a.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/7699ea957c374c7699060ecdd792960a.png
[f946860430f24ca8837ca68603bd3c5c.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/f946860430f24ca8837ca68603bd3c5c.png
[37f0c95459ea492d87f11b01db56eed5.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/37f0c95459ea492d87f11b01db56eed5.png
[79f68302b09a4395a22b939b0f84b355.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/79f68302b09a4395a22b939b0f84b355.png
[cf6c9de614ba42bca506c0b8c0fe2a6c.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/cf6c9de614ba42bca506c0b8c0fe2a6c.png
[12185bb6e0574e999848ce60c4a65b3f.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/12185bb6e0574e999848ce60c4a65b3f.png
[a0d0e926e0d248cf9639ada39e233c2d.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/a0d0e926e0d248cf9639ada39e233c2d.png
[3894cf7081d54e3a93a542815c7001c8.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/3894cf7081d54e3a93a542815c7001c8.png
[134e9cc2f71c4757a68e5d5e16e7f461.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/134e9cc2f71c4757a68e5d5e16e7f461.png
[99d468a3e5e74d21baa10e348850bc5a.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/99d468a3e5e74d21baa10e348850bc5a.png
[af7a3e7565d04d799043a347b15a6e58.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/af7a3e7565d04d799043a347b15a6e58.png
[48ac482374c84bfdadfd4cdbfc7b5e55.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/48ac482374c84bfdadfd4cdbfc7b5e55.png
[80974b49259945dc9bc1ad3c4d5fcbb5.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/80974b49259945dc9bc1ad3c4d5fcbb5.png
[6dc8d6f02d034b0f841bd0c71f62241b.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/6dc8d6f02d034b0f841bd0c71f62241b.png
[ceb8189233414dcbba60d0bc64ea199f.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/ceb8189233414dcbba60d0bc64ea199f.png
[2a12366a634841a59b1a395a0c2a149c.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2a12366a634841a59b1a395a0c2a149c.png
[4e7087ea1303449cb9bd30d572266cf5.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/4e7087ea1303449cb9bd30d572266cf5.png
[8a0abc06ec334f6d9848d27717110514.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/8a0abc06ec334f6d9848d27717110514.png