• String之面试题


    从一个博客上看到的6个题,先看看吧,如果都会了,这部分的知识就掌握的不错啦!输出结果在代码注释后面:

    test1:

    public class test1 {
    
    public static void main(String[] args){
    String a = "a1"; //  “a1”在编译的时候就能确定,所以编译的时候,a1被放进了常量池中,同时a指向常量池中的a1对象
    String b = "a"+ 1; // a和1这两个常量都能在编译时确定,所以他们相加的结果也能确定,因此编译器检查常量池中是否有值为a1的String对象,发现有了,因此b也指向常量池中的a1对象
    System.out.println(a==b); // true   // ==判断的是a和b是否指向同一个对象,也就是同一块内存区域
    }
    }
    public class test2 {
    public static void main(String[] args){
    String a = "ab";
    String bb = "b";
    String b = "a"+ bb;  //编译器不能确定为常量
    System.out.println(a==b);// false
    } } 

    test3:

    public class test3 {
    public static void main(String[] args){
    String a = "ab";
    final String bb = "b";
    String b = "a"+ bb;  // bb加final后是常量,可以在编译器确定b
    System.out.println(a==b);//true 
    }
    }
    

    test4:

    public class test4 {
    public static void main(String[] args){
    String a = "ab";
    final String bb = getBB();
    String b = "a"+ bb;  // bb是通过函数返回的,虽然知道它是final的,但不知道具体是啥,要到运行期才知道bb的值
    System.out.println(a==b);//false
    }
    private static String getBB(){ return "b"; }
    
    }
    

    test5:

    public class test5 {

    private static String a = "ab";
    public static void main(String[] args){
    String s1 = "a";
    String s2 = "b";
    String s = s1 + s2; //+的用法
    System.out.println(s == a);
    System.out.println(s.intern() == a);//intern的含义
    }//flase true
    
    }

    test6:

    public class test6 {
    private static String a = new String("ab");
    public static void main(String[] args){ String s1 = "a"; String s2 = "b"; String s = s1 + s2; System.out.println(s == a);// false System.out.println(s.intern() == a);// false System.out.println(s.intern() == a.intern());// true } }
     

    String常量池详解:

    1.String使用private final char value[]来实现字符串的存储,也就是说String对象创建之后,就不能再修改此对象中存储的字符串内容,就是因为如此,才说String类型是不可变的(immutable)。String类有一个特殊的创建方法,就是使用"“双引号来创建.例如new String(“i am”)实际创建了2个
      String对象,一个是"i am"通过”"双引号创建的,另一个是通过new创建的.只不过他们创建的时期不同,
      一个是编译期,一个是运行期! java对String类型重载了+操作符,可以直接使用+对两个字符串进行连接。运行期调用String类的intern()方法可以向String Pool中动态添加对象。

      例1
      String s1 = "sss111";
      String s2 = "sss111";
      System.out.println(s1 == s2); //结果为true
      例2   String s1 = new String("sss111");   String s2 = "sss111";   System.out.println(s1 == s2); //结果为false
      例3   String s1 = new String("sss111");   s1 = s1.intern();   String s2 = "sss111";   System.out.println(s1 == s2);//结果为true
      例4   String s1 = new String("111");   String s2 = "sss111";   String s3 = "sss" + "111";   String s4 = "sss" + s1;
      System.out.println(s2 == s3); //true   System.out.println(s2 == s4); //false   System.out.println(s2 == s4.intern()); //true

    结果上面分析,总结如下:

    1.单独使用""引号创建的字符串都是常量, 编译期就已经确定存储到String Pool中;

    2,使用new String("")创建的对象会存储到heap中, 是运行期新创建的;

    3,使用只包含常量的字符串连接符如"aa" + "aa"创建的也是常量,  编译期就能确定,已经确定存储到String Pool中;

    4,使用包含变量的字符串连接符,如"aa" + s1创建的对象是运行期才创建的, 存储在heap中;

    还有几个经常考的面试题:

      String s1 = new String("s1") ;
      String s2 = new String("s1") ;

    上面创建了几个String对象?
      答案:3个 ,编译期Constant Pool中创建1个,  运行期heap中创建2个.(用new创建的每new一次就在堆上创建一个对象,用引号创建的如果在常量池中已有就直接指向,不用创建)

      String s1 = "s1";
      String s2 = s1;
      s2 = "s2";

    s1指向的对象中的字符串是什么?
      答案: “s1”。(永远不要忘了String不可变的,s2 = “s2”;     实际上s2的指向就变了,因为你不可以去改变一个String,)


    String是一个特殊的包装类数据。可以用:

    String str = new String("abc"); 
    String str = "abc"; 

    第一种是用new()来新建对象的,它会在存放于堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。
    而第二种是 先在栈中创建一个对String类的对象引用变量str,然后通过符号引用 去字符串常量池里找有没有"abc",

    如果没有,则将"abc"存放进字符串常量池, 并令str指向”abc”,如果已经有”abc” 则直接令str指向“abc”。

    比较类里面的数值是否相等时,用equals()方法;  当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时,用==。

    String str1 = "abc"; 
    String str2 = "abc"; 
    System.out.println(str1==str2); //true 

    可以看出str1和str2是指向同一个对象的。

    String str1 =new String ("abc"); 
    String str2 =new String ("abc"); 
    System.out.println(str1==str2); // false 

    用new的方式是生成不同的对象。每一次生成一个。

    因此用第二种方式创建多个”abc”字符串,在内存中其实只存在一个对象而已. 这种写法有利与节省内存空间. 同时它可以在一定程度上提高程序的运行速度,因为JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。

    而对于String str = new String(“abc”);的代码,则一概在堆中创建新对象,而不管其字符串值是否相等,是否有必要创建新对象,从而加重了程序的负担。

    另 一方面, 要注意: 我们在使用诸如String str = “abc”;的格式定义类时,总是想当然地认为,创建了String类的对象str。担心陷阱!对象可能并没有被创建!而可能只是指向一个先前已经创建的对象。只有通过new()方法才能保证每次都创建一个新的对象。


    由于String类的immutable性质,当String变量需要经常变换其值时,应该考虑使用StringBuffer类,以提高程序效率。
    1、首先String不属于8种基本数据类型,String是一个对象。
       因为对象的默认值是null,所以String的默认值也是null;但它又是一种特殊的对象,有其它对象没有的一些特性。

    2、new String()和new String(”")都是申明一个新的空字符串,是空串不是null;

    3、String str=”kvill”;String str=new String (”kvill”)的区别

    看例1:

    String s0="kvill"; 
    String s1="kvill"; 
    String s2="kv" + "ill"; 
    System.out.println( s0==s1 ); // true
    System.out.println( s0==s2 ); // true

    首先,我们要知结果为道Java会确保一个字符串常量只有一个拷贝。
    因为例子中的s0和s1中的”kvill”都是字符串常量,它们在编译期就被确定了,所以s0= =s1为true;

    而”kv”和”ill”也都是字符串常量,当一个字符串由多个字符串常量连接而成时,它自己肯定也是字符串常量,所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量,所以s2也是常量池中” kvill”的一个引用。所以我们得出s0= =s1= =s2;

    用new String() 创建的字符串不是常量,不能在编译期就确定,所以new String() 创建的字符串不放入常量池中,它们有自己的地址空间。

    看例2:

    String s0="kvill"; 
    String s1=new String("kvill"); 
    String s2="kv" + new String("ill"); 
    System.out.println( s0==s1 )// false
    System.out.println( s0==s2 ); //false
    System.out.println( s1==s2 ); //false
      

    例 2中  s0还是常量池中"kvill”的应用,s1因为无法在编译期确定,所以是运行时创建的新对象”kvill”的引用,s2因为有后半部分 new String(”ill”)所以也无法在编译期确定,所以也是一个新创建对象”kvill”的应用;  明白了这些也就知道为何得出此结果了。

    4、String.intern():
    再补充介绍一点:存在于.class文件中的常量池,在运行期被JVM装载,并且可以扩充。

    String的intern()方法就是扩充常量池的一个方法;当一个String实例str调用intern()方法时,Java查找常量池中是否有相同Unicode的字符串常量,

    如果有,则返回其的引用,如果没有,则在常量池中增加一个Unicode等于str的字符串并返回它的引用;看例3就清楚了

    例3:

    String s0= "kvill"; 
    String s1=new String("kvill"); 
    String s2=new String("kvill"); 
    System.out.println( s0==s1 ); 
    System.out.println( "**********" ); 
    s1.intern(); 
    s2=s2.intern(); //把常量池中"kvill"的引用赋给s2 
    System.out.println( s0==s1); 
    System.out.println( s0==s1.intern() ); 
    System.out.println( s0==s2 ); 
    结果为: 
    false 
    ********** 
    false //虽然执行了s1.intern(),但它的返回值没有赋给s1 
    true //说明s1.intern()返回的是常量池中"kvill"的引用 
    true 

    最后我再破除一个错误的理解:有人说,“使用 String.intern() 方法则可以将一个 String 类的保存到一个全局 String 表中 ,如果具有相同值的 Unicode 字符串已经在这个表中,那么该方法返回表中已有字符串的地址;   

    如果在表中没有相同值的字符串,则将自己的地址注册到表中”如果我把他说的这个全局的 String 表理解为常量池的话,他的最后一句话,”如果在表中没有相同值的字符串,则将自己的地址注册到表中”是错的:

    看例4:

    String s1=new String("kvill"); 
    String s2=s1.intern(); 
    System.out.println( s1==s1.intern() ); 
    System.out.println( s1+" "+s2 ); 
    System.out.println( s2==s1.intern() ); 
    结果: 
    false 
    kvill kvill 
    true 

    在这个类中我们没有声名一个”kvill”常量, 所以常量池中一开始是没有”kvill”的,当我们调用s1.intern()后就在常量池中新添加了一个”kvill”常量,原来的不在常量池中的”kvill”仍然存在,也就不是“将自己的地址注册到常量池中”了。
    s1= =s1.intern()为false说明原来的”kvill”仍然存在;s2现在为常量池中”kvill”的地址,所以有s2==s1.intern()为true。

    ======

    1.String 对象是如何实现的?

    在 Java 语言中,Sun 公司的工程师们对 String 对象做了大量的优化,来节约内存空间,提升 String 对象在系统中的性能。一起来看看优化过程,如下图所示:

    1. 在 Java6 以及之前的版本中,String 对象是对 char 数组进行了封装实现的对象,主要有四个成员变量:char 数组、偏移量 offset、字符数量 count、哈希值 hash。

    String 对象是通过 offset 和 count 两个属性来定位 char[] 数组,获取字符串。这么做可以高效、快速地共享数组对象,同时节省内存空间,但这种方式很有可能会导致内存泄漏。

    2. 从 Java7 版本开始到 Java8 版本,Java 对 String 类做了一些改变。String 类中不再有 offset 和 count 两个变量了。这样的好处是 String 对象占用的内存稍微少了些,同时,String.substring 方法也不再共享 char[],从而解决了使用该方法可能导致的内存泄漏问题。

    3. 从 Java9 版本开始,工程师将 char[] 字段改为了 byte[] 字段,又维护了一个新的属性 coder,它是一个编码格式的标识。

    工程师为什么这样修改呢?

    我们知道一个 char 字符占 16 位,2 个字节。这个情况下,存储单字节编码内的字符(占一个字节的字符)就显得非常浪费。JDK1.9 的 String 类为了节约内存空间,于是使用了占 8 位,1 个字节的 byte 数组来存放字符串。

    而新属性 coder 的作用是,在计算字符串长度或者使用 indexOf()函数时,我们需要根据这个字段,判断如何计算字符串长度。coder 属性默认有 0 和 1 两个值,0 代表 Latin-1(单字节编码),1 代表 UTF-16。如果 String 判断字符串只包含了 Latin-1,则 coder 属性值为 0,反之则为 1。

    String 对象的不可变性

    了解了 String 对象的实现后,你有没有发现在实现代码中 String 类被 final 关键字修饰了,而且变量 char 数组也被 final 修饰了。

    我们知道类被 final 修饰代表该类不可继承,而 char[] 被 final+private 修饰,代表了 String 对象不可被更改。Java 实现的这个特性叫作 String 对象的不可变性,即 String 对象一旦创建成功,就不能再对它进行改变。

    Java 这样做的好处在哪里呢?

    第一,保证 String 对象的安全性。假设 String 对象是可变的,那么 String 对象将可能被恶意修改。

    第二,保证 hash 属性值不会频繁变更,确保了唯一性,使得类似 HashMap 容器才能实现相应的 key-value 缓存功能。

    第三,可以实现字符串常量池。在 Java 中,通常有两种创建字符串对象的方式,一种是通过字符串常量的方式创建,如 String str=“abc”;另一种是字符串变量通过 new 形式的创建,如 String str = new String(“abc”)。

    当代码中使用第一种方式创建字符串对象时,JVM 首先会检查该对象是否在字符串常量池中,如果在,就返回该对象引用,否则新的字符串将在常量池中被创建。这种方式可以减少同一个值的字符串对象的重复创建,节约内存。

    这里附上一个你可能会想到的经典反例。

    平常编程时,对一个 String 对象 str 赋值“hello”,然后又让 str 值为“world”,这个时候 str 的值变成了“world”。那么 str 值确实改变了,为什么我还说 String 对象不可变呢?

    首先,我来解释下什么是对象和对象引用。Java 初学者往往对此存在误区,特别是一些从 PHP 转 Java 的同学。在 Java 中要比较两个对象是否相等,往往是用 ==,而要判断两个对象的值是否相等,则需要用 equals 方法来判断。

    这是因为 str 只是 String 对象的引用,并不是对象本身。对象在内存中是一块内存地址,str 则是一个指向该内存地址的引用。所以在刚刚我们说的这个例子中,第一次赋值的时候,创建了一个“hello”对象,str 引用指向“hello”地址;第二次赋值的时候,又重新创建了一个对象“world”,str 引用指向了“world”,但“hello”对象依然存在于内存中。

    也就是说 str 并不是对象,而只是一个对象引用。真正的对象依然还在内存中,没有被改变。

    String 对象的优化

    了解了 String 对象的实现原理和特性,接下来我们就结合实际场景,看看如何优化 String 对象的使用,优化的过程中又有哪些需要注意的地方。

    1. 如何构建超大字符串?

    编程过程中,字符串的拼接很常见。前面我讲过 String 对象是不可变的,如果我们使用 String 对象相加,拼接我们想要的字符串,是不是就会产生多个对象呢?例如以下代码:

    String str= "ab" + "cd" + "ef";

    分析代码可知:首先会生成 ab 对象,再生成 abcd 对象,最后生成 abcdef 对象,从理论上来说,这段代码是低效的。

    但实际运行中,我们发现只有一个对象生成,这是为什么呢?难道我们的理论判断错了?我们再来看编译后的代码,你会发现编译器自动优化了这行代码,如下:

    String str= "abcdef";

    上面我介绍的是字符串常量的累计,我们再来看看字符串变量的累计又是怎样的呢?

    String str = "abcdef";for(int i=0; i<1000; i++) { str = str + i;}

    上面的代码编译后,你可以看到编译器同样对这段代码进行了优化。不难发现,Java 在进行字符串的拼接时,偏向使用 StringBuilder,这样可以提高程序的效率。

    String str = "abcdef";for(int i=0; i<1000; i++) { str = (new StringBuilder(String.valueOf(str))).append(i).toString();}

    综上已知:即使使用 + 号作为字符串的拼接,也一样可以被编译器优化成 StringBuilder 的方式。但再细致些,你会发现在编译器优化的代码中,每次循环都会生成一个新的 StringBuilder 实例,同样也会降低系统的性能。

    所以平时做字符串拼接的时候,我建议你还是要显示地使用 String Builder 来提升系统性能。

    如果在多线程编程中,String 对象的拼接涉及到线程安全,你可以使用 StringBuffer。但是要注意,由于 StringBuffer 是线程安全的,涉及到锁竞争,所以从性能上来说,要比 StringBuilder 差一些。

    2. 如何使用 String.intern 节省内存?

    讲完了构建字符串,我们再来讨论下 String 对象的存储问题。先看一个案例。

    Twitter 每次发布消息状态的时候,都会产生一个地址信息,以当时 Twitter 用户的规模预估,服务器需要 32G 的内存来存储地址信息。

    publicclassLocation {private String city;private String region;private String countryCode;privatedouble longitude;privatedouble latitude;}

    考虑到其中有很多用户在地址信息上是有重合的,比如,国家、省份、城市等,这时就可以将这部分信息单独列出一个类,以减少重复,代码如下:

    publicclassSharedLocation {private String city;private String region;private String countryCode;}publicclassLocation {private SharedLocation sharedLocation;double longitude;double latitude;}

    通过优化,数据存储大小减到了 20G 左右。但对于内存存储这个数据来说,依然很大,怎么办呢?

    这个案例来自一位 Twitter 工程师在 QCon 全球软件开发大会上的演讲,他们想到的解决方法,就是使用 String.intern 来节省内存空间,从而优化 String 对象的存储。

    具体做法就是,在每次赋值的时候使用 String 的 intern 方法,如果常量池中有相同值,就会重复使用该对象,返回对象引用,这样一开始的对象就可以被回收掉。这种方式可以使重复性非常高的地址信息存储大小从 20G 降到几百兆。

    SharedLocation sharedLocation = new SharedLocation();sharedLocation.setCity(messageInfo.getCity().intern()); sharedLocation.setCountryCode(messageInfo.getRegion().intern());sharedLocation.setRegion(messageInfo.getCountryCode().intern());Location location = new Location();location.set(sharedLocation);location.set(messageInfo.getLongitude());location.set(messageInfo.getLatitude());

    为了更好地理解,我们再来通过一个简单的例子,回顾下其中的原理:

    String a =new String("abc").intern();String b = new String("abc").intern();if(a==b) { System.out.print("a==b");}

    输出结果:

    a==b

    在字符串常量中,默认会将对象放入常量池;在字符串变量中,对象是会创建在堆内存中,同时也会在常量池中创建一个字符串对象,复制到堆内存对象中,并返回堆内存对象引用。

    如果调用 intern 方法,会去查看字符串常量池中是否有等于该对象的字符串,如果没有,就在常量池中新增该对象,并返回该对象引用;如果有,就返回常量池中的字符串引用。堆内存中原有的对象由于没有引用指向它,将会通过垃圾回收器回收。

    了解了原理,我们再一起看看上边的例子。

    在一开始创建 a 变量时,会在堆内存中创建一个对象,同时会在加载类时,在常量池中创建一个字符串对象,在调用 intern 方法之后,会去常量池中查找是否有等于该字符串的对象,有就返回引用。

    在创建 b 字符串变量时,也会在堆中创建一个对象,此时常量池中有该字符串对象,就不再创建。调用 intern 方法则会去常量池中判断是否有等于该字符串的对象,发现有等于"abc"字符串的对象,就直接返回引用。而在堆内存中的对象,由于没有引用指向它,将会被垃圾回收。所以 a 和 b 引用的是同一个对象。

    使用 intern 方法需要注意的一点是,一定要结合实际场景。因为常量池的实现是类似于一个 HashTable 的实现方式,HashTable 存储的数据越大,遍历的时间复杂度就会增加。如果数据过大,会增加整个字符串常量池的负担。

    3. 如何使用字符串的分割方法?

    最后我想跟你聊聊字符串的分割,这种方法在编码中也很最常见。Split() 方法使用了正则表达式实现了其强大的分割功能,而正则表达式的性能是非常不稳定的,使用不恰当会引起回溯问题,很可能导致 CPU 居高不下。

    所以我们应该慎重使用 Split() 方法,我们可以用 String.indexOf() 方法代替 Split() 方法完成字符串的分割。如果实在无法满足需求,你就在使用 Split() 方法时,对回溯问题加以重视就可以了。

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