不惑JAVA之JAVA基础 - String

 本文适合有一定java基础的同学。本博客宗旨：突出重点，分析难点。

String的本质

先看一下String源码

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

    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0
......
}    

String类名前面是final修复，变量char value[]也是final修饰。

可以得到三点：

• String实质是字符数组；
• 该类不可被继承；
• 不可变性(immutable)。

常量池

Java中的常量池，实际上分为两种形态 ： 静态常量池 和 运行时常量池。

• 静态常量池，即*.class文件中的常量池，class文件中的常量池不仅仅包含字符串(数字)字面量，还包含类、方法的信息，占用class文件绝大部分空间。
• 运行时常量池，则是jvm虚拟机在完成类装载操作后，将class文件中的常量池载入到内存中，并保存在方法区中，我们常说的常量池，就是指方法区中的运行时常量池。

public class StringTest {
    public static void main(String[] args) {
        String s = new String("abc");
        String s1 = "abc";
        String s2 = "abc";
        String s3 = s.intern();
        System.out.println(s == s1);//false
        System.out.println(s == s2);//false
        System.out.println(s == s3);//false
        System.out.println(s1 == s3);//true
    }
}

分析：

输出结果如注释所示，前两个结果前面已经说的很清楚了，现在拿最后一个说明，首先看看s3 = s.intern()这句，当调用s.intern()这句的时候，先去字符串常量池中找，是否有abc这个串，如果没有，则新增，同时返回引用，如果有，则返回已经存在的引用，此处s1和s2都指向常量池中的abc对象，所以此处是存在的，调用s.intern()后，s3和s1、s2指向同一个对象，所以s1==s3返回的是true。

intern()做到了一个很不寻常的行为：在运行期动态的在方法区创建对象，一般只有像new关键字可以在运行期在堆上面创建对象，所以此处比较特殊。属于及时编译的概念。

如对常量池感兴趣可以参看：《Java虚拟机原理图解》 2.2、常量池详解（上）

常用方法

equals 方法

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = count;
        if (n == anotherString.count) {
        char v1[] = value;  //---------1---------
        char v2[] = anotherString.value;//-------2----------
        int i = offset;
        int j = anotherString.offset;
        while (n-- != 0) { // --------3------------
            if (v1[i++] != v2[j++])
            return false;
        }
        return true;
        }
    }
    return false;
    }

通过1和2获得两个字符串的字符数组，循环3进行对比。

后期文章会单独详解 重写equals和hashcode的

charAt

获取指定位置的字符.

    public char charAt(int index) {
        if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
        }
        return value[index];
    }

substring

用于截取字符串

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
        if (beginIndex < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
        }
        if (endIndex > value.length) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
        }
        int subLen = endIndex - beginIndex;
        if (subLen < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
        }
        return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this
                : new String(value, beginIndex, subLen);
    }

来看一下 new String(value, beginIndex, subLen) 源码

 public String(char value[], int offset, int count) {
        if (offset < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
        }
        if (count < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
        }
        // Note: offset or count might be near -1>>>1.
        if (offset > value.length - count) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
        }
        this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
    }

有一个Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count); ，这个方法的大致意思是通过原字符数组拷贝一份新的字符串。

如果还需要了解那个方法的底层代码可以给我留言。

StringBuffer与StringBuilder的区别

StringBuffer和StringBuilder都继承了抽象类AbstractStringBuilder，这个抽象类和String一样也定义了char[] value和int count，但是与String类不同的是，它们没有final修饰符。因此得出结论：String、StringBuffer和StringBuilder在本质上都是字符数组，不同的是，在进行连接操作时，String每次返回一个新的String实例，而StringBuffer和StringBuilder的append方法直接返回this，所以这就是为什么在进行大量字符串连接运算时，不推荐使用String，而推荐StringBuffer和StringBuilder。

    public synchronized StringBuffer append(String str) {
        super.append(i);
        return this;
    }

    public StringBuilder append(String str) {
        super.append(str);
        return this;
    }

由于StringBuffer方法上有synchronized所有是现成安全的。

继续看 super.append(i);源码

    public AbstractStringBuilder append(String str) {
        if (str == null) str = "null";
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        str.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    }

已StringBuilder为例，它集成AbstractStringBuilder抽象类。ensureCapacityInternal(count + len);是检查添加前字符数组长度是否满足append后数组的长度。如满足不做任何处理，如不满足创建一个新的字符数组，长度是现有数组的2倍，并将现有数组拷贝到新创建的数组中。来看一下str.getChars(0, len, value, count);源码

    public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char dst[], int dstBegin) {
        if (srcBegin < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcBegin);
        }
        if (srcEnd > value.length) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd);
        }
        if (srcBegin > srcEnd) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd - srcBegin);
        }
        System.arraycopy(value, srcBegin, dst, dstBegin, srcEnd - srcBegin);
    }

看到 System.arraycopy(value, srcBegin, dst, dstBegin, srcEnd - srcBegin); 是将新字符串拷贝到原有字符串中。

arraycopy 方法说明：

    public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)

• src:源数组；
• srcPos:源数组要复制的起始位置；
• dest:目的数组；
• destPos:目的数组放置的起始位置； l
• ength:复制的长度。

  注意：src and dest都必须是同类型或者可以进行转换类型的数组． 有趣的是这个函数可以实现自己到自己复制，比如： int[] fun ={0,1,2,3,4,5,6}; System.arraycopy(fun,0,fun,3,3); 则结果为：{0,1,2,0,1,2,6}; 实现过程是这样的，先生成一个长度为length的临时数组,将fun数组中srcPos 到srcPos+length-1之间的数据拷贝到临时数组中，再执行System.arraycopy(临时数组,0,fun,3,3)。

有意思的思考题

有时间补上。