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初探Java字符串

2018-3-30 13:00 |来自: 互联网 363 0

摘要: （点击上方公号，可快速关注）来源：小毛的胡思乱想链接：http://mccxj.github.io/blog/20130615_java-string-constant-pool.html String印象 String是java中的无处不在的类，使用也很简单。初学java，就已经有字 ...

（点击上方公号，可快速关注）

来源：小毛的胡思乱想

链接：http://mccxj.github.io/blog/20130615_java-string-constant-pool.html

String印象

String是java中的无处不在的类，使用也很简单。初学java，就已经有字符串是不可变的盖棺定论，解释通常是:它是final的。

不过，String是有字面量这一说法的，这是其他类型所没有的特性(除原生类型)。另外，java中也有字符串常量池这个说法，用来存储字符串字面量，不是在堆上，而是在方法区里边存在的。

字面量和常量池初探

字符串对象内部是用字符数组存储的，那么看下面的例子:

String m = "hello,world";

String n = "hello,world";

String u = new String(m);

String v = new String("hello,world");

这些语句会发生什么事情? 大概是这样的:

会分配一个11长度的char数组，并在常量池分配一个由这个char数组组成的字符串，然后由m去引用这个字符串。
用n去引用常量池里边的字符串，所以和n引用的是同一个对象。
生成一个新的字符串，但内部的字符数组引用着m内部的字符数组。
同样会生成一个新的字符串，但内部的字符数组引用常量池里边的字符串内部的字符数组，意思是和u是同样的字符数组。

如果我们使用一个图来表示的话，情况就大概是这样的(使用虚线只是表示两者其实没什么特别的关系):

结论就是,m和n是同一个对象，但m,u,v都是不同的对象，但都使用了同样的字符数组，并且用equal判断的话也会返回true。

我们可以使用反射修改字符数组来验证一下效果，可以试试下面的测试代码:

@Test

public void test1() throws Exception {

String m = "hello,world";

String n = "hello,world";

String u = new String(m);

String v = new String("hello,world");

Field f = m.getClass().getDeclaredField("value");

f.setAccessible(true);

char[] cs = (char[]) f.get(m);

cs[0] = 'H';

String p = "Hello,world";

Assert.assertEquals(p, m);

Assert.assertEquals(p, n);

Assert.assertEquals(p, u);

Assert.assertEquals(p, v);

}

从上面的例子可以看到，经常说的字符串是不可变的，其实和其他的final类还是没什么区别，还是引用不可变的意思。虽然String类不开放value，但同样是可以通过反射进行修改，只是通常没人这么做而已。即使是涉及”修改”的方法，都是通过产生一个新的字符串对象来实现的，例如replace、toLower、concat等。这样做的好处就是让字符串是一个状态不可变类，在多线程操作时没有后顾之忧。

当然，在字符串修改的时候，会产生一个新的对象，如果执行很频繁，就会导致大量对象的创建，性能问题也就随之而来了。为了应付这个问题，通常我们会采用StringBuffer或StringBuilder类来处理。

另外，字符串常量通常是在编译的时候就确定好的，定义在类的方法区里边，也就是说，不同的类，即使用了同样的字符串，还是属于不同的对象。所以才需要通过引用字符串常量来减少相同的字符串的数量。可以通过下面的代码来测试一下：

class A {

public void print() {

System.out.println("hello");

}

}

class B {

public void print() {

String s = "hello";

// 修改s的第一个字符为H

System.out.println("hello"); // 输出Hello

new A().print(); // 输出hello

}

}

字符串操作细节

String类内部处理有个字符数组之外，还使用偏移位置offset和长度count，通过offset和count来确定字符数组的一部分，这部分才是这个字符串的真正的内容。例如，有substring这个常用方法，看下面的例子:

String m = "hello,world";

String u = m.substring(2,10);

String v = u.substring(4,7);

按照上面的说法，m,n的数据结构就如下图所示:

可以发现，m,n,v是三个不同的字符串对象，但引用的value数组其实是同一个。同样可以通过上述反射的代码进行验证，这里就不详述了。

但字符串操作时，可能需要修改原来的字符串数组内容或者原数组没法容纳的时候，就会使用另外一个新的数组，例如replace,concat, 等操作。另外，oracle的JDK实现中，String的构造方法，对于字符串参数只是引用部分字符数组的情况(count小于字符数组长度)，采用的是拷贝新数组的方式，是比较特别的，不过这个构造方法也没什么机会使用到。

例如下面的代码:

String m = "hello,";

String u = m.concat("world");

String v = new String(m.substring(0,2));

得到的结构图如下:

可以发现，m,u,v内部的字符数组并不是同一个，有兴趣可以试验一下。

常量池中字符串的产生

常量池中的字符串通常是通过字面量的方式产生的，就像上述m语句那样。并且他们是在编译的时候就准备好了，类加载的时候，顺便就在常量池生成。

可以通过javap命令检查一下class的字节码，可以发现下面的高亮部分(以上面代码为例):

javap -v StringTest

Compiled from "StringTest.java"

public class com.github.mccxj.StringTest extends java.lang.Object

SourceFile: "StringTest.java"

minor version: 0

major version: 50

Constant pool:

const #1 = Method #9.#28; // java/lang/Object."

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