String类源码解析

1. String是使用char[]数组来存储的，并且String值在创建之后就不可以改变了。char[]数组的定义为：

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

char[]数组value使用final修饰，因此赋值之后就不可以改变了。再看一下String的hashCode()方法的实现就更能说明这一点：

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

成员变量hash，用来缓存String对象的hash code。为什么可以缓存？

因为String对象不可以改变，求hash code也不会变，因此有了缓存，不需要每次都求。代码如下：

    /**
     * Returns a hash code for this string. The hash code for a
     * <code>String</code> object is computed as
     * <blockquote><pre>
     * s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
     * </pre></blockquote>
     * using <code>int</code> arithmetic, where <code>s[i]</code> is the
     * <i>i</i>th character of the string, <code>n</code> is the length of
     * the string, and <code>^</code> indicates exponentiation.
     * (The hash value of the empty string is zero.)
     *
     * @return  a hash code value for this object.
     */
    public int hashCode() {
        // hash值为缓存值
        int h = hash;
        // 如果缓存的hash值为0，表示已经求过hash值，所以直接返回该值
        // 如果是空字符串，那么hash值为0
        if (h == 0 && value.length > 0) {
            char val[] = value;

            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                h = 31 * h + val[i];
            }
            hash = h;
        }
        return h;
    }

　

2. String的构造函数有多个，空串的构造函数为：

    /**
     * Initializes a newly created {@code String} object so that it represents
     * an empty character sequence.  Note that use of this constructor is
     * unnecessary since Strings are immutable.
     */
    public String() {
        this.value = new char[0];
    }

从代码可以看出，该构造方法生成一个空的char序列，就如注释所说“使用该构造方法是没有任何意义的”。

最常用的构造方法莫过于new String(String original):

    /**
     * Initializes a newly created {@code String} object so that it represents
     * the same sequence of characters as the argument; in other words, the
     * newly created string is a copy of the argument string. Unless an
     * explicit copy of {@code original} is needed, use of this constructor is
     * unnecessary since Strings are immutable.
     *
     * @param  original
     *         A {@code String}
     */
    public String(String original) {
        this.value = original.value;
        this.hash = original.hash;
    }

    该构造方法其实copy了original的value值和hash值，他们还是使用的同一串char序列。但是又创建了一个新的String对象，和original是不同的对象了。

3. 接下来通过一个例子来了解String是如何存储的。了解之前先回顾下java内存分配的几个术语：

栈：由JVM分配区域，用于保存线程执行的动作和数据引用。栈是一个运行的单位，Java中一个线程就会相应有一个线程栈与之对应。

堆：由JVM分配的，用于存储对象等数据的区域。

常量池：在编译的阶段，在堆中分配出来的一块存储区域，用于存储显式（不是通过new生成的）的String，float或者integer.例如String str="abc"; abc这个字符串是显式声明，所以存储在常量池。

例子：

    String str1 = "abc";
    String str2 = "abc";
    String str3 = "ab" + "c";

    String str4 = new String(str2);

    //str1和str2引用自常量池里的同一个string对象
    System.out.println(str1 == str2); // true

    //str3通过编译优化，与str1引用自同一个对象
    System.out.println(str1 == str3); // true

    //str4因为是在堆中重新分配的另一个对象，所以它的引用与str1不同
    System.out.println(str1 == str4); // false

• 第一个“str1 == str2”很好理解，因为在编译的时候，"abc"被存储在常量池中，str1和str2的引用都是指向常量池中的"abc"。所以str1和str2引用是相同的。
• 第二个“str1 == str3”是由于编译器做了优化，编译器会先把字符串拼接，再在常量池中查找这个字符串是否存在，如果存在，则让变量直接引用该字符串。所以str1和str3引用也是相同的。
• str4的对象不是显式赋值的，编译器会在堆中重新分配一个区域来存储它的对象数据。所以str1和str4的引用是不一样的。

图形化示例如下图所示：

3. 常用的equals()方法就比较朴实了，就是依次比较字符是否相同，

    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;
    }

　　

4. String实现了Comparable接口，自然有其compareTo()方法

    public int compareTo(String anotherString) {
        int len1 = value.length;
        int len2 = anotherString.value.length;
        // 获取两个String串的最小长度
        int lim = Math.min(len1, len2);
        char v1[] = value;
        char v2[] = anotherString.value;

        int k = 0;
        // 依次比较两个String串最小长度范围内的相同位置的字符是否相同
        // 如果不同，则返回Unicode编码的差值
        while (k < lim) {
            char c1 = v1[k];
            char c2 = v2[k];
            if (c1 != c2) {
                return c1 - c2;
            }
            k++;
        }
        // 如果最小长度范围内的字符完全相同，则返回两个String串的长度之差
        return len1 - len2;
    }