转载

Java学习系列文章第二篇：字符串

在众多的编程语言里面，字符串都被广泛的使用。在Java中字符串属于对象，语言提供了String类来创建和操作字符串。

字符串String简单知识

Java提供两种方式来定义字符串，例如：

定义字符使用单引号，定义字符串使用双引号；

// 直接赋值
String str1 = "hello world";
// 构造方法
String str2 = new String("hello world");

通过对String源码的查看：

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

    /** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
    private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;

    ……
}

从上面的代码我们可以得出两点结论：

Java中的String类被final修饰。在Java中被final修饰的类不允许被继承，并且成员方法默认被final修饰。在早期的JVM的版本，被final修饰的方法会被转为内嵌调用借此来提升执行效率，但是从Java1.5/6之后，这种方式就被取消了。在之后的版本里，final修饰类只是为了不让类被继承。
String类是通过char数组保存字符串的。

对字符串的每一次操作，例如连接子串都会重新创建一个新的String对象。我们可以从String中的concat方法源码中可以看出这一点，代码如下：

public String concat(String str) {
    int otherLen = str.length();
    if (otherLen == 0) {
        return this;
    }
    int len = value.length;
    char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
    str.getChars(buf, len);
    return new String(buf, true);
}

当被连接的子串的长度为0时，直接返回自身，连接一个长度不为0的子串，通过char数组的系列操作，重新生成一个新的String对象。

所以在此要注意对String类对象的任何改变都不影响到原对象，相关的任何change操作都会生成新的对象。

深入理解字符串String

上面写了两种定义字符串的方式，不知道大家知道这两种方式的区别和联系么？

// 直接赋值
String str1 = "hello world";
// 构造方法
String str2 = new String("hello world");

String str3 = "hello world";

String str4 = new String("hello world");

System.out.println(str1==str2);
System.out.println(str1==str3);
System.out.println(str2==str4);

你能直接说出上面的执行结果么？如果不能请继续往下看，能的话也请继续往下看。

具体的结果如下：

false
true
false

在class文件中有一部分来存储编译期间生成的字面常量以及符号引用，这部分叫做class文件常量池，在运行期间对应着方法区的运行时常量池。在上述的代码中String str1 = "hello world";和String str2 = new String("hello world");都在编译期生成了字面常量和符号引用，运行期间字面常量"hello world"都被存储在运行时常量池。JVM执行引擎会在运行时常量池中查找是否存在相同的字面常量，若有则直接将引用指向已经存在的字面常量；否则在运行时常量池中开辟一个新的空间来存储该字面量，并将引用指向该字面常量，通过这种方式来把String对象跟引用绑定。

通过new关键字生成对象这个过程是在堆heap中进行的，而在堆进行对象生成过程中，不会有检查对象是否已经存在这个行为。因此通过new来创建对象，创建出来的一定是新的对象，即在内存中有着新的内存地址，但字符串的内容是相同的。

下面是Java中不同变量在内存中存放的位置：

变量	内存位置
new出来的对象	heap 堆
局部变量、基本数据类型	stack 栈
静态变量、字符串、常量	data segment 数据区
代码	code segment 代码区

String、StringBuffer、StringBuilder的区别

为什么已经存在了String了，还会出现StringBuffer、StringBuilder？

如果一个字符串需要连接10000次其他的字符串，实现代码如下：

public class Main {

    public static void main(String[] args){
        
        String string = "";
        for(int i=0;i<10000;i++){
            string = string.concat("hello");
        }
    }

}

上述代码不断的new字符串对象，前面已经说了重要的一点对String类对象的任何改变都不影响到原对象，相关的任何change操作都会生成新的对象。，这种代码将会有多大的内存消耗。这个时候想必大家已经有了点答案。我将上述的代码稍微的修改一下：

public class Main {

    public static void main(String[] args){
        
        String string = "";
        for(int i=0;i<10000;i++){
            string += "hello";
        }
    }

}

两部分代码看似只有一点差异，其实两者的内存消耗有着天大的差别。我们通过javap命令来反编译.class文件。具体内容如下：

D:/work/javaLearn/out/production/javaLearn>javap -c Main
Compiled from "Main.java"
public class Main {
  public Main();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc           #2                  // String
       2: astore_1
       3: iconst_0
       4: istore_2
       5: iload_2
       6: sipush        10000
       9: if_icmpge     38
      12: new           #3                  // class java/lang/StringBuilder
      15: dup
      16: invokespecial #4                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
      19: aload_1
      20: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      23: ldc           #6                  // String hello
      25: invokevirtual #5                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      28: invokevirtual #7                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
      31: astore_1
      32: iinc          2, 1
      35: goto          5
      38: return
}

从上面反编译出来的字节码中可以看出一点门道：string+="hello"的操作事实上会自动被JVM优化成StringBuilder类的append操作。

那么有人会问既然有了StringBuilder类，为什么还需要StringBuffer类？查看源代码便一目了然，事实上，StringBuilder和StringBuffer类拥有的成员属性以及成员方法基本相同，区别是StringBuffer类的成员方法前面多了一个关键字：synchronized，不用多说，这个关键字是在多线程访问时起到安全保护作用的,也就是说StringBuffer是线程安全的。

我们来看下面的代码：

public class Main {
    public static void main(String[] args){

        String str1 = "I "+"love "+"you";
        String str2 = "I ";
        String str3 = "love ";
        String str4 = "you ";

        String str5 = str2 + str3 + str4;
    }
}

用javap命令来反编译.class文件：

D:/work/javaLearn/out/production/javaLearn>javap -c Main
Compiled from "Main.java"
public class Main {
  public Main();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: ldc           #2                  // String I love you
       2: astore_1
       3: ldc           #3                  // String I
       5: astore_2
       6: ldc           #4                  // String love
       8: astore_3
       9: ldc           #5                  // String you
      11: astore        4
      13: new           #6                  // class java/lang/StringBuilder
      16: dup
      17: invokespecial #7                  // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
      20: aload_2
      21: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      24: aload_3
      25: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      28: aload         4
      30: invokevirtual #8                  // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
      33: invokevirtual #9                  // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
      36: astore        5
      38: return
}

str1在编译之后就被直接赋值为"I love you";str5却没有什么操作。综上所述我们可以得出一些结论：

对于直接通过加号相连字符串效率高，因为编译器直接确定了它的值。就像上面的"I "+"love "+"you";的字符串相加，在编译期间就被优化成了”I love you“。
对于间接相加的，形如str2 + str3 + str4;编译期不会进行优化。
对于执行效率来说StringBuilder > StringBuffer > String，但这个也不是绝对的。比如String str = "hello"+ "world"的效率就比 StringBuilder st = new StringBuilder().append("hello").append("world")要高。但是，当字符串相加的操作或者字符改动的情况较少的时候，采用String肯定是比较好的；当字符串的操作较多的时候推荐使用StringBuilder，如果考虑到线程安全问题，无疑采用StringBuffer是最合适的。

常见的字符串相关的面试题

下面的代码输出的结果是什么？

String a = "hello2"; 　　
String b = "hello" + 2; 　　
System.out.println((a == b));

结果是true，它String b = "hello" + 2; 被编译器优化成了String b = "hello2"; 所以运行时字符串a和b指向同一个对象。

下面的代码输出的结果是什么？

String a = "hello2"; 　  
String b = "hello";       
String c = b + 2;       
System.out.println((a == c));

输出结果为:false。由于有符号引用的存在，所以 String c = b + 2;不会在编译期间被优化，不会把b+2当做字面常量来处理的，通过StringBuilder生成了一个新的对象，因此这种方式生成的对象事实上是保存在堆上的。

下面的代码输出的结果是什么？

String a = "hello2";
final String b = "hello"; 
String c = b + 2; 
System.out.println((a == c));

输出结果为：true。对于被final修饰的变量，会在class文件常量池中保存一个副本，也就是说不会通过连接而进行访问，对final变量的访问在编译期间都会直接被替代为真实的值。那么String c = b + 2;在编译期间就会被优化成：String c = "hello" + 2;

字符串的故事就暂时说到这里，后续有的话就继续更新。

最后更新于 2018-06-29 09:13:49 并被添加「java Java学习系列文章」标签，已有 0 位童鞋阅读过。

原文 https://www.ydstudio.net/archives/64.html

正文到此结束

所属分类： Java 编程技术

本文标签： cat HTML id java 线程 App IO 空间 cache https 代码文章 zab ip 多线程 http synchronized 数据 build 构造方法 tab UI final 字节码源码安全 value JVM 编译
版权声明： 本文为互联网转载文章，出处已在文章中说明(部分除外)。如果侵权，请联系本站长删除，谢谢。
本文海报： 生成海报一生成海报二

其他链接

关于本站

本站定位：个人技术类博客

本站作用：写博客、记日志、闲聊扯淡鼓捣技术。

问题交流

Java学习系列文章第二篇：字符串

字符串String简单知识

深入理解字符串String

String、StringBuffer、StringBuilder的区别

常见的字符串相关的面试题

热门推荐

相关文章

说给你听

本文目录

随机标签

书籍教程

近期评论

网站信息

其他链接

关于本站

问题交流