• Java 基础之 String 类


    String

    String 被声明为 final,因此不能被继承。(Integer 等包装类也不能被继承)
    在 java8 中,String 内部使用 char 数组 来存储数据

    public final class String
        implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
        /** The value is used for character storage. */
        private final char value[];
    }    
    

    在 java9 中,String 内部使用 byte 数组存储字符串,同时使用 coder 来标识使用了哪种编码

    public final class String
        implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
        /** The value is used for character storage. */
        private final byte[] value;
    
        /** The identifier of the encoding used to encode the bytes in {@code value}. */
        private final byte coder;
    }
    

    value 数组被声明 final,因此 value 数组初始化之后就不能再引用其他数组。并且 String 内部没有改变 value 数组的方法,因此可以保证 String 不可变

    String 不可变的好处

    1. 可以缓存 hash 值
    因为 String 的 hash 值经常被使用,例如 String 用做 HashMap 的 key。不可变的特性可以使得 hash 值也不可变,因此只需要进行一次计算。

    2. String pool
    如果一个 String 对象已经被创建过,那么就会从常量池中取的引用,只有 String 是不可变的,才能使用 String pool

    3. 安全性
    String 经常作为参数,String 不可变可以保证参数不可变,例如在作为网络连接参数的情况下如果 String 是可变的,那么在网络连接过程中,String 被改变,改变 String 的那一方以为现在连接的是其它主机,而实际情况却不一定是。

    4. 线程安全
    因为字符串是不可变的,所以是多线程安全的,同一个字符串实例可以被多个线程共享。这样便不用因为线程安全问题而使用同步。字符串自己便是线程安全的。

    String, StringBuffer and StringBuilder

    1. 可变性

    String 不可变(String 类中使用 final 关键字修饰字符数组来保存字符串,所以 String 对象是不可变的。)
    StringBuilder 与 StringBuffer是可变的(都继承AbstractStringBuilder,也是使用 char 数组保存数据,但是没有使用 final 修饰符)

    AbstractStringBuilder:

    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;
        
            /**
             * This no-arg constructor is necessary for serialization of subclasses.
             */
            AbstractStringBuilder() {
            }
    }
    

    2. 线程安全性

    1. String 不可变,线程安全(操作少量的数据使用)
    2. StringBuilder 线程不安全(单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据)
    3. StringBuffer 线程安全,内部使用 synchronized 进行同步(多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据)

    String pool

    字符串常量池(String Pool)保存着所有字符串字面量(literal strings), 这些字面量在编译时期就确定。不仅如此, 还可以使用 String 的 intern() 方法在运行过程将字符串添加到 String Pool 中。
    当一个字符串调用 intern() 方法时,如果 String Pool 中已经存在一个字符串和该字符串值相等(使用 equals() 方法进行确定),那么就会返回 String Pool 中字符串的引用;否则,就会在 String Pool 中添加一个新的字符串, 并返回这个新字符串的引用。
    下面示例中,s1 和 s2 采用 new String() 的方式新建了两个不同字符串,而 s3 和 s4 是通过 s1.intern() 方法取得同一个字符串引用。intern() 首先把 s1 引用的字符串放到 String Pool 中, 然后返回这个字符串引用。因此 s3 和 s4 引用的是同一个字符串。

    String s1 = new String("aaa");  //堆内存中 s1为一个引用
    String s2 = new String("aaa");  //堆内存中 s2为另一个引用
    System.out.println(s1 == s2);           // false
    String s3 = s1.intern();        //s3为s1的引用
    String s4 = s1.intern();        //s4为s1的引用
    System.out.println(s3 == s4);           // true
    

    如果是采用 "bbb" 这种字面量的形式创建字符串,会自动地将字符串放入 String Pool 中。

    String s5 = "bbb";              //放在常量池中
    String s6 = "bbb";              //从常量池中查找
    System.out.println(s5 == s6);   // true
    

    在 Java 7 之前,String Pool 被放在运行时常量池中,它属于永久代。而在 Java 7,String Pool 被移到堆中。这是因为永久代的空间有限,在大量使用字符串的场景下会导致 OutOfMemoryError 错误。

    new String("abc")

    使用这种方式会创建两个字符串对象,前提是常量池中还没有 “abc” 字符串对象

    • “abc” 属于字符串字面量,因此编译时期会在 String Pool 中创建一个字符串对象,指向这个 “abc” 字符串字面量;
    • 使用 new 的方式会在堆中创建一个字符串对象
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