Java 字符串

1. 字符串概述

概述

String 类定义的变量可以用于存储字符串，同时还提供了很多操作字符串的功能。
String 类属于java.lang包。

特点

String 常被称为不可变字符串类型，它的对象在创建后不能被更改。

2. 字符串对象的创建

2.1. 双引号创建

说明

直接使用""定义，在字符串常量池中存储，而且相同内容只会在其中存储一份。

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public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "Black";
        String str2 = "Black";

        // 加载 str2 变量时，去字符串常量池创建是发现 "Black" 字符串存在，则不创建，直接赋地址。
        System.out.println(System.identityHashCode(str1));
        System.out.println(System.identityHashCode(str2));
        System.out.println(str1 == str2);

        str1 += "Pink";

        // 字符串加运算验证
        System.out.println(System.identityHashCode(str1));
        System.out.println(str1);
    }
}

补充

""创建字符串变量时，栈内存中分配一个字符串变量，在堆内存中的字符串常量池中保存字符串对象，地址赋给字符串变量。

进行加运算时，新运算的对象（BlackPink）放在堆内存中，然后 str1 指向新对象（地址赋值）。原来的字符串对象（Black）没有发生改变，仍然在常量池中。

2.2. 构造函数创建

说明

通过 String 类的构造器创建对象，每 new 一次都会产生一个新对象，放在堆内存中。

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public class Test_02 {
    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {
        // 创建一个空白字符串对象，不含有任何内容
        System.out.println(new String());

        // 根据传入的字符串内容，来创建字符串对象
        System.out.println(new String("BlackPink"));

        // 根据字符数组的内容，来创建字符串对象
        System.out.println(new String(
                (new char[]{'B','l','a','c','k','P','i','n','k',})));

        // 根据字节数组的内容，来创建字符串对象，可以指定编码
        System.out.println(new String(
                new byte[]{-60, -29, -70, -61, -93, -84, -42, -48, -71, -6},"GBK"));

        // 探究具体细节
        char[] chs = {'a', 'b', 'c'};
        String s3 = new String(chs);
        String s4 = new String(chs);
        System.out.println(System.identityHashCode(s3));
        System.out.println(System.identityHashCode(s4));
        System.out.println(s3 == s4);
    }
}

补充

Java 存在编译优化机制，程序在编译时“a” + “b” + “c”会直接转成 abc 。

每 new 一次，出来的都是新对象，地址不一样

3. 字符串常用方法

3.1. 通用方法

API

// 返回此字符串的长度
length();

// 获取某个索引位置处的字符
charAt(int index);

// 将当前字符串转换成字符数组返回
toCharArray();

// 根据开始和结束索引进行截取，得到新的字符串（包前不包后）
substring(int beginIndex, int endIndex);

// 从传入的索引处截取，截取到末尾，得到新的字符串
substring(int beginIndex);

// 使用新值，将字符串中的旧值替换，得到新的字符串
replace(A,B);

// 根据传入的规则切割字符串，得到字符串数组返回
split(String regex);

// 判断是否含有这个字符
contains(CharSequence s);

// 判断字符串首字母
startsWith(String prefix);

// 删除字符串的头尾空白符
trim();

注意事项

字符串的内容比较不可以使用 == ，因为键盘输入的数据在堆内存，字符串对象在字符串常量池，地址不一样。

一般使用==比较基本数据类型，String 提供了equlas方法，只关心内容一样就返回true。

3.2. 字符串编码与解码

常用方法

// 使用默认字符集将该 String 字符编码为一系列字节，将结果存储到新的字节数组中
byte[] getBytes();

// 使用指定字符集将该 String 编码为一系列字节，将结果存储到新的字节数组中
byte[] getBytes(String charsetName);


// 使用默认字符集解码指定的字节数组来构造新的 String
String(byte[] bytes);

// 使用指定字符集解码指定的字节数组来构造新的 String
String(byte[] bytes, String charsetName);

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public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // 编码：把文字转换成字节（使用指定的编码）
        String name = "我爱你中国";

        byte[] defaultBytes = name.getBytes();
        byte[] gbkBytes = name.getBytes("GBK");

        System.out.println(defaultBytes.length);
        System.out.println(Arrays.toString(defaultBytes));

        System.out.println();

        System.out.println(gbkBytes.length);
        System.out.println(Arrays.toString(gbkBytes));
        
        // 解码：把字节转换成对应的中文形式（编码前和编码后的字符集必须一致，否则乱码）
        System.out.println(new String(defaultBytes));
        System.out.println(new String(gbkBytes, "GBK"));
        System.out.println(new String(defaultBytes, "GBK"));
    }
}

4. 字符串拓展

4.1. 探究 String 的不可变性

什么是不可变的对象?

不可变对象是指如果一个对象在它创建完成之后，不能再改变它的状态，那么这个对象就是不可变的。
不能改变状态的意思是不能改变对象内的成员变量，包括：

1. 基本数据类型的值不能改变。
2. 引用类型的变量不能指向其他的对象。
3. 引用类型指向的对象的状态也不能改变。

String 为什么不可变？

从源码可以看出，String 对象其实在内部就是一个个字符，存储在 value 数组里面的。value 数组用 final 修饰，final 修饰的变量值不能被修改，因此 value 不可以指向其他对象。String 类内部所有的字段都是私有的，也就是被 private 修饰，而 String 没有对外提供修改内部状态的方法，因此 value 数组不能改变。所以String 是不可变的。

String 变量每次的修改其实都是产生并指向了新的字符串对象，原来的字符串对象都是没有改变的，所以称不可变字符串。

为什么 String 要设计成不可变的？

线程安全：同一个字符串实例可以被多个线程共享，因为字符串不可变，本身就是线程安全的。
支持 hash 映射和缓存：String 的 hash 值经常会使用，比如作为 Map 的键，不可变的特性使得 hash 值也不会变，不需要重新计算。
安全考虑：网络地址 URL 、文件路径 path 、密码通常情况下都是以 String 类型保存，假若 String 不是固定不变的，将会引起各种安全隐患。比如将密码用 String 的类型保存，那么它将一直留在内存中，直到垃圾收集器把它清除。假如 String 类不是固定不变的，那么这个密码可能会被改变，导致出现安全隐患。
字符串常量池优化：String 对象创建之后，会缓存到字符串常量池中，下次需要创建同样的对象时，可以直接返回缓存的引用。

注意事项

String 是不可变的，它内部还有很多 substring， replace， replaceAll 这些操作的方法。这些方法不会改变 String 对象，我们每次调用这些方法，其实会在堆内存中创建了一个新的对象，然后其 value 数组引用指向不同的对象。

参考链接

如何理解java中String的不可变性-CSDN博客

4.2. StringBuilder

4.2.1. StringBuilder 概述

说明

StringBuilder 是一个可变的字符串类，可以把它看成是一个对象容器，用来提高字符串的操作效率，如拼接、修改等操作。

StringBuilder 只是拼接字符串的手段，最后还是要恢复成 String 类型。

构造函数

// 创建一个空白的可变的字符串对象，不包含任何内容
public StringBuilder()

// 创建一个指定字符串内容的可变字符串对象
public StringBuilder(String str)

常用方法

// 添加数据并返回 StringBuilder 对象本身
public StringBuilder append(任意类型)

// 将对象的内容反转
public StringBuilder reverse()

// 返回对象内容长度
public int length()

// 把 StringBuilder 转换为 String
public String toString()

4.2.2. String 和 StringBuilder

4.3. StringJoiner

如何理解java中String的不可变性_leo825...的博客-CSDN博客

    @Test
    public void testString() {

    }

    /**
     * 向字符串中添加bbb
     *
     * @param str
     */
    public String addString(String str) {
        str = str + "bbb";
        return str;
    }

    /**
     * 向字符串中追加bbb
     *
     * @param str
     */
    public StringBuilder addStringBuilder(StringBuilder str) {
        str.append("bbb");
        return str;
    }

4.4. String 和 StringBuilder

聊聊StringBuffer,StringBuilder和String拼接字符串到底谁更快?stringbuffer连接字符串速度没有string 快向上的狼的博客-CSDN博客

4.5. String 和 StringBuilder

为什么拼接、反转字符串建议使用StringBuilder?

- String ：内容是不可变的、拼接字符串性能差，浪费内存
- StringBuilder：内容是可变的、拼接字符串性能好、代码优雅。

定义字符串使用String，拼接、修改等操作字符串使用StringBuilder

4.5.1. String 类拼接字符串原理

进行 s1 + "b" 时，会在堆内存创建新的对象StringBuilder进行加法，然后创建新的对象s2，通过toString转成String类型.

4.5.2. StringBuilder提高效率原理

只会创建一个StringBuilder对象，提高效率

4.6. String、StringBuffer、Stringbuilder 区别

表格比较

	String	StringBuffer	StringBuilder
拼接速度	最差	其次	最高
线程安全	线程安全	线程安全	线程不安全
使用场景	少量字符串操作	多线程环境下的大量操作	单线程环境下的大量操作

概念

String 代表一个不可变类，也就是说一个 String 对象创建之后，直到这个对象销毁为止，对象中的字符序列都不能被改变。
StringBuffer：代表一个字符序列可变的字符串，当一个 StringBuffer 对象被创建之后，我们可以通过 StringBuffer 提供的 API 来改变这个字符串对象的字符序列。也可以通过 toString 将其转换为 String 对象。
StringBuilder：JDK1.5 中新增的类，也代表可变的字符序列。

性能分析

String 是不可变的对象，因此在每次对 String 类型进行改变的时候，会在堆内存创建新的对象 StringBuilder 并进行运算，然后创建一个新的对象，最后通过 toString 转成 String 对象。所以经常改变内容的字符串最好不要用 String ，因为每次生成对象都会对系统性能产生影响。
StringBuffer、Stringbuilder 只会创建一个对象，故每次结果都会对 StringBuffer(Stringbuilder) 对象本身进行操作。
StringBuffer、Stringbuilder 有共同的父类 AbstractStringBuilder ，二者无论是构造器还是方法都基本相同。但 StringBuilder 没有考虑线程安全问题，Stringbuffer 的方法都有 synchronized 修饰，故所有方法均要保证同步，所以 StringBuilder 比 StringBuffer 性能略高。

最佳实践

如果是在单线程下操作大量数据，应优先使用 StringBuilder 类。
如果是在多线程下操作大量数据，应优先使用 StringBuffer 类。