JDK6和JDK7中String的substring()方法及其差异

翻译人员: 铁锚
翻译日期: 2013年11月2日
原文链接: The substring() Method in JDK 6 and JDK 7 
 
在JDK6与JDK7这两个版本中,substring(int beginIndex, int endIndex)方法是不同的. 了解两个版本间的区别可以让你更好地使用它们. 为简单起见,本文中以 substring() 表示 substring(int beginIndex, int endIndex).

1. substring()功能简介
String对象的substring(int beginIndex, int endIndex)方法返回此对象的一个子串,从beginIndex 开始，一直到 endIndex-1 结束,共 (endIndex - beginIndex)个字符。
新手提示: 
    1.1 String 的索引和数组一样，都是从0开始.
    1.2 注意，方法名字是substring(),全小写.
    1.3 有个重载方法是substring(int beginIndex),从beginIndex索引处开始,取得子字符串.

String x = "abcdef";
int begin=1;
int end=3;
x = x.substring(begin, end);
System.out.println(x);

执行结果(包含索引为 begin,直到 end-1 的字符):

bc

2. 当substring()被调用时,发生了什么?
你应该知道,因为 x 是不可变的,当 指定 x 等于 x.substring(begin, end)时,实际上 x 指向了一个全新的字符串,如下图所示:

图1

然而，这幅图并不是完全正确的,堆内存中所真正发生的事也不是这么简单.那么,在JDK6和JDK7之间 substring()的调用到底有些什么区别呢?

3. JDK 6中的substring()方法
String实际上是一个字符数组.在 JDK6中, String对象主要包含3个属性域: 

private final char value[];
private final int offset;
private final int count;

他们用于存储实际的字符数组,数组的第一个索引,以及String的字符个数.
当调用 substring() 方法时,创建了一个新的String对象,但是string的value[] 属性域仍然指向堆内存中的原来的那个数组。区别就是 两个对象的 count 和 offset 这两个值不同了。 如下图所示:

图2

要解释这个问题,下面是最关键部分的代码:

// JDK6,包级私有构造,共享 value数组提升速度
String(int offset, int count, char value[]) {
    this.value = value;
    this.offset = offset;
    this.count = count;
}


public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    // ... 检查边界的代码
    // 如果范围和自己一模一样,则返回自身,否则用value字符数组构造一个新的对象
    return ((beginIndex == 0) && (endIndex == count)) ? this :
        new String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value);
}

4. JDK 6中substring()引起的问题
如果有一个"非常"长的字符串,但每次使用substring()时只想要很小的一部分,那么将会引起另一个性能问题: 虽然你只需要很小的一部分,但是持有了整个value[]的引用,从而导致大量内存被占用。
要解决这个问题，在JDK6中可以让其指向一个真正的子字符串,示例代码:

x = x.substring(begin, end) + "";

5. JDK 7中的substring()方法
在JDK 7 中这个问题得到改进, substring()方法真实地在堆内存中创建了另一个字符数组.

图3

// JDK 7, 权限变为 public 
public String(char value[], int offset, int count) {
    // ... 检查边界..
    // value 数组拷贝
    this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
}


public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    // ... 检查边界..
    int subLen = endIndex - beginIndex;
    // 如果和自身一样,那就返回自身,否则返回构造的新对象
    return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this
                : new String(value, beginIndex, subLen);
}

参考:

1. Changes to substring 

2. Java 6 vs Java 7 when implementation matters

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