Java String类

一、String特性

String类：代表字符串。Java 程序中的所有字符串字面值（如"abc" ）都作为此类的实例实现。

String源码部分：

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0

1.String声明为final的，不可被继承

2.String实现了Serializable接口：表示字符串是支持序列化的。
            实现了Comparable接口：表示String可以比较大小

3.String内部定义了final char[] value用于存储字符串数据

4.String:代表不可变的字符序列。简称：不可变性。
        体现：1.当对字符串重新赋值时，需要重写指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
                   2. 当对现有的字符串进行连接操作时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
                  3. 当调用String的replace()方法修改指定字符或字符串时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。

5.通过字面量的方式（区别于new）给一个字符串赋值，此时的字符串值声明在字符串常量池中。

6.字符串常量池中是不会存储相同内容的字符串的。

String常量池的原理

随着Java 的更新常量池一直在变换那么，JVM中常量池到底存放在哪里？

Java6和6之前，常量池是存放在方法区（永久代）中的。

Java7，将常量池是存放到了堆中。

Java8之后，取消了整个永久代区域，取而代之的是元空间。运行时常量池和静态常量池存放在元空间中，而字符串常量池依然存放在堆中。

二、String对象的创建

 String的实例化

• 方式一：通过字面量定义的方式
• 方式二：通过new + 构造器的方式

String str = "hello";
//本质上this.value = new char[0];
String s1 = new String();
//this.value = original.value;
String s2 = new String(String original);
//this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
String s3 = new String(char[] a);
String s4 = new String(char[] a,int startIndex,int count);

String s = new String("abc");方式创建对象，在内存中创建了几个对象？
两个:一个是堆空间中new结构，另一个是char[]对应的常量池中的数据："abc"

那么 String str1 = “abc”;与String str2 = new String(“abc”);的区别？

 来看一个练习

        //通过字面量定义的方式：此时的s1和s2的数据javaEE声明在方法区中的字符串常量池中。
        String s1 = "javaEE";
        String s2 = "javaEE";
        //通过new + 构造器的方式:此时的s3和s4保存的地址值，是数据在堆空间中开辟空间以后对应的地址值。
        String s3 = new String("javaEE");
        String s4 = new String("javaEE");

        System.out.println(s1 == s2);//true
        System.out.println(s1 == s3);//false
        System.out.println(s1 == s4);//false
        System.out.println(s3 == s4);//false

        Person p1 = new Person("Tom",12);
        Person p2 = new Person("Tom",12);

        System.out.println(p1.name.equals(p2.name));//true
        System.out.println(p1.name == p2.name);//true

        p1.name = "Jerry";
        System.out.println(p2.name);//Tom

 

结论：

• 常量与常量的拼接结果在常量池。且常量池中不会存在相同内容的常量。
• 只要其中有一个是变量，结果就在堆中
• 如果拼接的结果调用intern()方法，返回值就在常量池中

String使用陷阱

1、String s1 = "a";
说明：在字符串常量池中创建了一个字面量为"a"的字符串。

2、s1 = s1 + "b";
说明：实际上原来的“a”字符串对象已经丢弃了，现在在堆空间中产生了一个字符串s1+"b"（也就是"ab")。如果多次执行这些改变串内容的操作，会导致大量副本字符串对象存留在内存中，降低效率。如果这样的操作放到循环中，会极大影响程序的性能。

3、String s2 = "ab";
说明：直接在字符串常量池中创建一个字面量为"ab"的字符串。

4、String s3 = "a" + "b";
说明：s3指向字符串常量池中已经创建的"ab"的字符串。
String s4 = s1.intern();
说明：堆空间的s1对象在调用intern()之后，会将常量池中已经存在的"ab"字符串赋值给s4。

一道面试题

public class StringTest {

    String str = new String("good");
    char[] ch = { 't', 'e', 's', 't' };

    //值传递 string不可变性
    public void change(String str, char ch[]) {
        str = "test ok";
        ch[0] = 'b';
    }
    public static void main(String[] args) {
        StringTest ex = new StringTest();
        ex.change(ex.str, ex.ch);
        System.out.println(ex.str);//good
        System.out.println(ex.ch);//best
    }
}

运行结果

good

best

三、String常用方法

• int length()：返回字符串的长度： return value.length
• char charAt(int index)： 返回某索引处的字符return value[index] 
• boolean isEmpty()：判断是否是空字符串：return value.length == 0 
• String toLowerCase()：使用默认语言环境，将 String 中的所有字符转换为小写
• String toUpperCase()：使用默认语言环境，将 String 中的所有字符转换为大写
• String trim()：返回字符串的副本，忽略前导空白和尾部空白
• boolean equals(Object obj)：比较字符串的内容是否相同
• boolean equalsIgnoreCase(String anotherString)：与equals方法类似，忽略大小写
• String concat(String str)：将指定字符串连接到此字符串的结尾。 等价于用“+” 
• int compareTo(String anotherString)：比较两个字符串的大小
• String substring(int beginIndex)：返回一个新的字符串，它是此字符串的从
• beginIndex开始截取到最后的一个子字符串。 
• String substring(int beginIndex, int endIndex) ：返回一个新字符串，它是此字符串从beginIndex开始截取到endIndex(不包含)的一个子字符串。
• boolean endsWith(String suffix)：测试此字符串是否以指定的后缀结束
• boolean startsWith(String prefix)：测试此字符串是否以指定的前缀开始
• boolean startsWith(String prefix, int toffset)：测试此字符串从指定索引开始的子字符串是否以指定前缀开始
• boolean contains(CharSequence s)：当且仅当此字符串包含指定的 char 值序列时，返回 true
• int indexOf(String str)：返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引
• int indexOf(String str, int fromIndex)：返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引，从指定的索引开始
• int lastIndexOf(String str)：返回指定子字符串在此字符串中最右边出现处的索引
• int lastIndexOf(String str, int fromIndex)：返回指定子字符串在此字符串中最后一次出现处的索引，从指定的索引开始反向搜索
• 注：indexOf和lastIndexOf方法如果未找到都是返回-1
• String replace(char oldChar, char newChar)：返回一个新的字符串，它是通过用 newChar 替换此字符串中出现的所有 oldChar 得到的。 
• String replace(CharSequence target, CharSequence replacement)：使用指定的字面值替换序列替换此字符串所有匹配字面值目标序列的子字符串。 
• String replaceAll(String regex, String replacement) ： 使 用 给 定 的replacement 替换此字符串所有匹配给定的正则表达式的子字符串。 
• String replaceFirst(String regex, String replacement) ： 使用给定的replacement 替换此字符串匹配给定的正则表达式的第一个子字符串。 
• boolean matches(String regex)：告知此字符串是否匹配给定的正则表达式。 
• String[] split(String regex)：根据给定正则表达式的匹配拆分此字符串。 
• String[] split(String regex, int limit)：根据匹配给定的正则表达式来拆分此字符串，最多不超过limit个，如果超过了，剩下的全部都放到最后一个元素中。

正则表达式的一些使用

String str = "12hello34world5java7891mysql456";
//把字符串中的数字替换成,，如果结果中开头和结尾有，的话去掉
String string = str.replaceAll("\d+", ",").replaceAll("^,|,$", "");
System.out.println(string);
String str = "12345";
//判断str字符串中是否全部有数字组成，即有1-n个数字组成
boolean matches = str.matches("\d+");
System.out.println(matches);
String tel = "0571-4534289";
//判断这是否是一个杭州的固定电话
boolean result = tel.matches("0571-\d{7,8}");
System.out.println(result);

拆分字符串

        String str = "hello|world|java";
        String[] strs = str.split("\|");
        for (int i = 0; i < strs.length; i++) {
            System.out.println(strs[i]);
        }
        System.out.println();
        String str2 = "hello.world.java";
        String[] strs2 = str2.split("\.");
        for (int i = 0; i < strs2.length; i++) {
            System.out.println(strs2[i]);
        }

四、String类型转换

1、String与基本数据类型转换

字符串 ->基本数据类型、包装类
Integer包装类的public static int parseInt(String s)：可以将由“数字”字符组成的字符串转换为整型。
类似地,使用java.lang包中的Byte、Short、Long、Float、Double类调相应的类方法可以将由“数字”字符组成的字符串，转化为相应的基本数据类型。

基本数据类型、包装类->字符串
调用String类的public String valueOf(int n)可将int型转换为字符串
相应的valueOf(byte b)、valueOf(long l)、valueOf(float f)、valueOf(double d)、valueOf(boolean b)可由参数的相应类型到字符串的转换

    public void test1(){
        String str1 = "123";
//        int num = (int)str1;//错误的
        int num = Integer.parseInt(str1);
        String str2 = String.valueOf(num);//"123"
        String str3 = num + "";
        System.out.println(str1 == str3);//false
    }

2、String与字符数组转换

字符数组->字符串
String 类的构造器：String(char[]) 和 String(char[]，int offset，int length) 分别用字符数组中的全部字符和部分字符创建字符串对象。

字符串->字符数组
public char[] toCharArray()：将字符串中的全部字符存放在一个字符数组中的方法。
public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char[] dst, int dstBegin)：提供了将指定索引范围内的字符串存放到数组中的方法。

 public void test2(){
        String str1 = "abc123";  //题目： a21cb3

        char[] charArray = str1.toCharArray();
        for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
            System.out.println(charArray[i]);
        }

        char[] arr = new char[]{'h','e','l','l','o'};
        String str2 = new String(arr);
        System.out.println(str2);
    }

3、String与字节数组转换

字节数组->字符串
String(byte[])：通过使用平台的默认字符集解码指定的 byte 数组，构造一个新的 String。
String(byte[]，int offset，int length) ：用指定的字节数组的一部分，即从数组起始位置offset开始取length个字节构造一个字符串对象。

字符串->字节数组
public byte[] getBytes() ：使用平台的默认字符集将此 String 编码为byte 序列，并将结果存储到一个新的 byte 数组中。
public byte[] getBytes(String charsetName) ：使用指定的字符集将 此 String 编码到 byte 序列，并将结果存储到新的 byte 数组。

/*
String 与 byte[]之间的转换
编码：String --> byte[]:调用String的getBytes()
解码：byte[] --> String:调用String的构造器

编码：字符串 -->字节  (看得懂 --->看不懂的二进制数据)
解码：编码的逆过程，字节 --> 字符串 （看不懂的二进制数据 ---> 看得懂）

说明：解码时，要求解码使用的字符集必须与编码时使用的字符集一致，否则会出现乱码。
 */
 public void test3() throws UnsupportedEncodingException {
        String str1 = "abc123中国";
        byte[] bytes = str1.getBytes();//使用默认的字符集，进行编码。
        System.out.println(Arrays.toString(bytes));

        byte[] gbks = str1.getBytes("gbk");//使用gbk字符集进行编码。
        System.out.println(Arrays.toString(gbks));

        System.out.println("******************");

        String str2 = new String(bytes);//使用默认的字符集，进行解码。
        System.out.println(str2);

        String str3 = new String(gbks);
        System.out.println(str3);//出现乱码。原因：编码集和解码集不一致！


        String str4 = new String(gbks, "gbk");
        System.out.println(str4);//没有出现乱码。原因：编码集和解码集一致！


    }

五、StringBuffer类

 java.lang.StringBuffer代表可变的字符序列，JDK1.0中声明，可以对字符串内容进行增删，此时不会产生新的对象。
很多方法与String相同。
作为参数传递时，方法内部可以改变值。

StringBuffer类不同于String，其对象必须使用构造器生成。有三个构造器：

StringBuffer()：初始容量为16的字符串缓冲区
StringBuffer(int size)：构造指定容量的字符串缓冲区
StringBuffer(String str)：将内容初始化为指定字符串内容

StringBuffer的可变性体现

String s = new String("我喜欢学习"); 
StringBuffer buffer = new StringBuffer("我喜欢学习"); 
buffer.append("数学");

源码分析：
    String str = new String();//char[] value = new char[0];
    String str1 = new String("abc");//char[] value = new char[]{'a','b','c'};

    StringBuffer sb1 = new StringBuffer();//char[] value = new char[16];底层创建了一个长度是16的数组。
    System.out.println(sb1.length());//
    sb1.append('a');//value[0] = 'a';
    sb1.append('b');//value[1] = 'b';

    StringBuffer sb2 = new StringBuffer("abc");//char[] value = new char["abc".length() + 16];

    //问题1. System.out.println(sb2.length());//3
    //问题2. 扩容问题:如果要添加的数据底层数组盛不下了，那就需要扩容底层的数组。
             默认情况下，扩容为原来容量的2倍 + 2，同时将原有数组中的元素复制到新的数组中。

            指导意义：开发中建议大家使用：StringBuffer(int capacity) 或 StringBuilder(int capacity)

常用方法

StringBuffer append(xxx)：提供了很多的append()方法，用于进行字符串拼接
StringBuffer delete(int start,int end)：删除指定位置的内容
StringBuffer replace(int start, int end, String str)：把[start,end)位置替换为str
StringBuffer insert(int offset, xxx)：在指定位置插入xxx
StringBuffer reverse() ：把当前字符序列逆转

当append和insert时，如果原来value数组长度不够，可扩容。

如上这些方法支持方法链操作。
方法链的原理：

此外，还定义了如下的方法：

public int indexOf(String str)
public String substring(int start,int end)
public int length()
public char charAt(int n )
public void setCharAt(int n ,char ch)

六、StringBuilder类

StringBuilder 和 StringBuffer 非常类似，均代表可变的字符序列，而且提供相关功能的方法也一样

String、StringBuffer、StringBuilder三者的异同？

• String:不可变的字符序列；底层使用char[]存储
• StringBuffer:可变的字符序列；线程安全的，效率低；底层使用char[]存储
• StringBuilder:可变的字符序列；jdk5.0新增的，线程不安全的，效率高；底层使用char[]存储

三者执行效率对比

 public void test3(){
        //初始设置
        long startTime = 0L;
        long endTime = 0L;
        String text = "";
        StringBuffer buffer = new StringBuffer("");
        StringBuilder builder = new StringBuilder("");
        //开始对比
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 20000; i++) {
            buffer.append(String.valueOf(i));
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("StringBuffer的执行时间：" + (endTime - startTime));

        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 20000; i++) {
            builder.append(String.valueOf(i));
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("StringBuilder的执行时间：" + (endTime - startTime));

        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 20000; i++) {
            text = text + i;
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("String的执行时间：" + (endTime - startTime));
    }

String与StringBuffer、StringBuilder的转换

String-----StringBuffer

•     通过构造方法：StringBuffer sb = new StringBuffer("abc");
•     通过append方法：StringBuffer sb = new StringBuffer();sb.append("abc");

StringBuffer------String

•     通过构造方法：StringBuffer sb = new StringBuffer("abc");String s = new String(sb);
•     通过toString方法：StringBuffer sb = new StringBuffer("abc");String s = sb.toString();
•     通过subString方法：StringBuffer sb = new StringBuffer("abc");String s = sb.substring(0, sb.length());

String转StringBuilder、StringBuilder转String同理