【Java基础-43】Java 中的 String 类：常用方法详解与最佳实践

在 Java 中，String 类是最常用的类之一，用于表示和操作字符串。由于字符串在编程中无处不在，掌握 String 类的常用方法对于编写高效、可维护的代码至关重要。本文将深入探讨 Java 中 String 类的常用方法，并通过示例代码展示它们的用法，帮助你更好地理解和使用这些方法。

1. String 类简介

String 类是 Java 标准库中的一个核心类，用于表示不可变的字符序列。由于字符串是不可变的，任何对字符串的修改操作都会返回一个新的字符串对象，而不会改变原始字符串。

1.1 创建字符串

在 Java 中，创建字符串的常见方式有两种：

// 方式 1：使用字符串字面量
String str1 = "Hello, World!";

// 方式 2：使用 new 关键字
String str2 = new String("Hello, World!");

字符串字面量：字符串字面量会被存储在字符串常量池中，如果内容相同，多个变量可以共享同一个字符串对象。
new 关键字：每次使用 new 关键字都会创建一个新的字符串对象，即使内容相同。

2. String 类的常用方法

2.1 获取字符串信息

2.1.1 `length()`：获取字符串长度

String str = "Hello, World!";
int length = str.length(); // 返回 13

2.1.2 `isEmpty()`：判断字符串是否为空

String str = "";
boolean isEmpty = str.isEmpty(); // 返回 true

2.1.3 `charAt(int index)`：获取指定位置的字符

String str = "Hello";
char ch = str.charAt(1); // 返回 'e'

2.2 字符串比较

2.2.1 `equals(Object obj)`：比较字符串内容

String str1 = "Hello";
String str2 = "hello";
boolean isEqual = str1.equals(str2); // 返回 false（区分大小写）

2.2.2 `equalsIgnoreCase(String str)`：忽略大小写比较

boolean isEqualIgnoreCase = str1.equalsIgnoreCase(str2); // 返回 true

2.2.3 `compareTo(String str)`：按字典顺序比较

String str1 = "apple";
String str2 = "banana";
int result = str1.compareTo(str2); // 返回负数（"apple" 在 "banana" 之前）

2.3 字符串查找

2.3.1 `indexOf(String str)`：查找子字符串的位置

String str = "Hello, World!";
int index = str.indexOf("World"); // 返回 7

2.3.2 `lastIndexOf(String str)`：从后向前查找子字符串

int lastIndex = str.lastIndexOf("o"); // 返回 8

2.3.3 `contains(CharSequence s)`：判断是否包含子字符串

boolean contains = str.contains("Hello"); // 返回 true

2.4 字符串截取与分割

2.4.1 `substring(int beginIndex)`：从指定位置截取字符串

String str = "Hello, World!";
String subStr = str.substring(7); // 返回 "World!"

2.4.2 `substring(int beginIndex, int endIndex)`：截取指定范围的字符串

String subStr2 = str.substring(0, 5); // 返回 "Hello"

2.4.3 `split(String regex)`：按正则表达式分割字符串

String str = "apple,banana,orange";
String[] fruits = str.split(","); // 返回 ["apple", "banana", "orange"]

2.5 字符串修改

2.5.1 `toLowerCase()`：转换为小写

String str = "Hello, World!";
String lowerCaseStr = str.toLowerCase(); // 返回 "hello, world!"

2.5.2 `toUpperCase()`：转换为大写

String upperCaseStr = str.toUpperCase(); // 返回 "HELLO, WORLD!"

2.5.3 `trim()`：去除首尾空白字符

String str = "  Hello, World!  ";
String trimmedStr = str.trim(); // 返回 "Hello, World!"

2.5.4 `replace(char oldChar, char newChar)`：替换字符

String replacedStr = str.replace('o', '0'); // 返回 "Hell0, W0rld!"

2.5.5 `replaceAll(String regex, String replacement)`：替换所有匹配的子字符串

String replacedAllStr = str.replaceAll("o", "0"); // 返回 "Hell0, W0rld!"

2.6 字符串拼接

2.6.1 `concat(String str)`：拼接字符串

String str1 = "Hello";
String str2 = "World";
String result = str1.concat(" ").concat(str2); // 返回 "Hello World"

2.6.2 使用 `+` 操作符拼接

String result = str1 + " " + str2; // 返回 "Hello World"

2.6.3 使用 `StringBuilder` 或 `StringBuffer` 高效拼接

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello").append(" ").append("World");
String result = sb.toString(); // 返回 "Hello World"

2.7 其他常用方法

2.7.1 `startsWith(String prefix)`：判断是否以指定前缀开头

boolean startsWith = str.startsWith("Hello"); // 返回 true

2.7.2 `endsWith(String suffix)`：判断是否以指定后缀结尾

boolean endsWith = str.endsWith("World!"); // 返回 true

2.7.3 `matches(String regex)`：判断是否匹配正则表达式

boolean matches = str.matches(".*World.*"); // 返回 true

3. 字符串的不可变性

Java 中的字符串是不可变的，这意味着一旦创建了一个字符串对象，它的内容就不能被修改。任何对字符串的修改操作都会返回一个新的字符串对象。

3.1 不可变性的优点

线程安全：字符串可以在多线程环境中安全共享。
缓存哈希值：字符串的哈希值可以缓存，提高性能。
安全性：字符串常用于存储敏感信息（如密码），不可变性可以防止意外修改。

3.2 不可变性的缺点

频繁修改字符串会导致大量临时对象的创建，增加内存开销。

3.3 解决方案

对于需要频繁修改字符串的场景，可以使用 StringBuilder（非线程安全）或 StringBuffer（线程安全）。

4. 性能优化建议

避免频繁拼接字符串：使用 StringBuilder 或 StringBuffer 代替 + 操作符。
使用 equals() 比较字符串内容：避免使用 == 比较字符串。
合理使用字符串常量池：尽量使用字符串字面量创建字符串，减少内存开销。
注意正则表达式的性能：复杂的正则表达式可能导致性能问题。

5. 总结

String 类是 Java 中最常用的类之一，掌握其常用方法对于编写高效、可维护的代码至关重要。本文详细介绍了 String 类的常用方法，包括字符串的创建、比较、查找、修改、拼接等操作，并提供了性能优化建议。希望本文能帮助你更好地理解和使用 String 类，提升编程效率！