Java基础3——深入理解String类

深入理解String类

String类的不变性

   java.lang.String类使用了final修饰，不能被继承。Java程序中的所有字面值，即双引号括起的字符串，如"abc"，都是作为String类的实例实现的。String是常量，其对象一旦构造就不能再被改变。换句话说，String对象是不可变的，每一个看起来会修改String值的方法，实际上都是创造了一个全新的String对象，以包含修改后的字符串内容。而最初的String对象则丝毫未动。String对象具有只读特性，指向它的任何引用都不可能改变它的值，因此，也不会对其他的引用有什么影响。但是字符串引用可以重新赋值。java字符串在内存中采用unicode编码方式，任何一个字符对应两个字节的定长编码，即任何一个字符（无论中文还是英文）都算一个字符长度，占用两个字节。

public class Immutable {
      public static String upcase(String s) {
           return s.toUpperCase();
      }
      public static void main(String[ ] args) {
           String str1= "Hello World";
           System.out.println(str1);  //Hello World
           String str2 = upcase(str1);
           System.out.println(str2);  //HELLO WORLD
           System.out.println(str1);  //Hello World
     }
}

  当把str1传递给upcase()方法时，实际传递的是引用的一个拷贝。其实，每当把String对象作为方法的参数时，都会复制一份引用，而该引用所指的对象其实一直待在单一的物理位置上，从未动过。

String常量池（上一章仔细讲了）

   常量池(constant pool)指的是在编译期被确定，并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。它包括了关于类、方法、接口等中的常量，也包括字符串常量。Java为了提高性能，静态字符串（字面量/常量/常量连接的结果）在常量池中创建，并尽量使用同一个对象，重用静态字符串。对于重复出现的字符串直接量，JVM会首先在常量池中查找，如果常量池中存在即返回该对象。

public class test1 {
    public static void main(String[] args){
        String str1 = "Hello";
        //不会创建新的String对象，而是使用常量池中已有的"Hello"，
        String str2 = "Hello";
        System.out.println(str1 == str2); //true
        //使用new关键字会创建新的String对象
        String str3 = new String("Hello");
        System.out.println(str1 == str3); //false 
    }
}

String、StringBuffer和StringBuilder的区别

1.对象的可变与不可变(不可变的底层原因)

   翻开JDK源码，java.lang.String类起手前三行，是这样写的：

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {   
  /** String本质是个char数组. 而且用final关键字修饰.*/     
private final char value[];  ...  ...
 } 
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作者：How 2 Play Life 
来源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/a724888/article/details/80048782 
版权声明：本文为博主原创文章，转载请附上博文链接！

  首先String类是用final关键字修饰，这说明String不可继承。再看下面，String类的主力成员字段value是个char[]数组，而且是用final修饰的。final修饰的字段创建以后就不可改变。 有的人以为故事就这样完了，其实没有。因为虽然value是不可变，也只是value这个引用地址不可变。挡不住Array数组是可变的事实。

Array的数据结构看下图:

  也就是说Array变量只是stack上的一个引用，数组的本体结构在heap堆。String类里的value用final修饰，只是说stack里的这个叫value的引用地址不可变。没有说堆里array本身数据不可变。

final int[] value={1,2,3} ；
int[] another={4,5,6};
 value=another;    //编译器报错，final不可变 value用final修饰，编译器不允许我把value指向堆区另一个地址。
但如果我直接对数组元素动手，分分钟搞定。

 final int[] value={1,2,3};
 value[2]=100;  //这时候数组里已经是{1,2,100}   所以String是不可变，关键是因为SUN公司的工程师。在后面所有String的方法里很小心的没有去动Array里的元素，没有暴露内部成员字段。

private final char value[]这一句里，private的私有访问权限的作用都比final大。而且设计师还很小心地把整个String设成final禁止继承，避免被其他人继承后破坏。所以String是不可变的关键都在底层的实现，而不是一个final。考验的是工程师构造数据类型，封装数据的功力。
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作者：How 2 Play Life 
来源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/a724888/article/details/80048782 
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重点理解：
  private的私有访问权限的作用都比final大。而且设计师还很小心地把整个String设成final禁止继承，避免被其他人继承后破坏。所以String是不可变的关键都在底层的实现，而不是一个final。（String的不可变也是基于代码封装和访问控制的）

  StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存数据，这两种对象都是可变的。如下：char[ ] value;

下面是jdk1.8中AbstractStringBuilder的部分源码
abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
    /**
     * The value is used for character storage.
     */
    char[] value;

    /**
     * The count is the number of characters used.
     */
    int count;

jdk1.8 StringBuilder部分源码
public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{

    /** use serialVersionUID for interoperability */
    static final long serialVersionUID = 4383685877147921099L;

    /**
     * Constructs a string builder with no characters in it and an
     * initial capacity of 16 characters.
     */
    public StringBuilder() {
        super(16);
    }

jdk1.8 StringBuffer部分源码
public final class StringBuffer
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{

    /**
     * A cache of the last value returned by toString. Cleared
     * whenever the StringBuffer is modified.
     */
    private transient char[] toStringCache;

    /** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
    static final long serialVersionUID = 3388685877147921107L;

    /**
     * Constructs a string buffer with no characters in it and an
     * initial capacity of 16 characters.
     */
    public StringBuffer() {
        super(16);
    }

作者：lucus_guo
链接：https://www.jianshu.com/p/f87fd4dbdf23
來源：简书
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2.线程是否安全

  String中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，所以是线程安全。
　　AbstractStringBuilder是StringBuilder与StringBuffer的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如expandCapacity、append、insert、indexOf等公共方法。
　　StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。
  StringBuilder并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。
  如果程序不是多线程的，那么使用StringBuilder效率高于StringBuffer。

创建了几个对象的问题

1.String str1 = "abc";
2.String str2 = new String("abc");

  对于1中的 String str1 = “abc”，首先会检查字符串常量池中是否含有字符串abc，如果有则直接指向，如果没有则在字符串常量池中添加abc字符串并指向它.所以这种方法最多创建一个对象，有可能不创建对象。
   对于2中的String str2 = new String（“abc”）,首先会在堆内存中申请一块内存存储字符串abc,str2指向其内存块对象。同时还会检查字符串常量池中是否含有abc字符串,若没有则添加abc到字符串常量池中。所以 new String()可能会创建两个对象。

1     String temp="apple";  
2     for(int i=0;i<1000;i++) {  
3           temp=temp+i;  
4     }  
答案： 1001个对象

1     String temp=new String("apple")  
2     for(int i=0;i<1000;i++) {  
3            temp=temp+i;  
4     }  
答案：1002个对象