Java源码之String

本文出自：http://blog.csdn.net/dt235201314/article/details/78330377

一丶概述

还记得那会的“Hello World”，第一个程序，输出的String，下面介绍String源码，颇有计算机二级考试习题的感觉。

二丶源码及案例

1.String是final类型的

在Java中，被 final 类型修饰的类不允许被其他类继承，被final修饰的变量赋值后不允许被修改。

什么是不可变类？

所谓不可变类，就是创建该类的实例后，该实例的属性是不可改变的，java提供的包装类和java.lang.String类都是不可变类。当创建它们的实例后，其实例的属性是不可改变的。
需要注意的是，对于如下代码

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1. String s="abc";
2. s="def";

你可能会感到疑惑，不是说String是不可变类吗，这怎么可以改变呢，平常我也是这样用的啊。请注意，s是字符串对象的”abc”引用，即引用是可以变化的，跟对象实例的属性变化没有什么关系，这点请注意区分。

2.String类实现了Serializable, Comparable, CharSequence接口。

Comparable接口有compareTo(String s)方法，CharSequence接口有length()，charAt(int index)，subSequence(int start,int end)方法，后面详解

3.成员变量

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1. //用于存储字符串
2. private final char value[];
3. //缓存String的hash值
4. private int hash; // Default to 0

String类中包含一个不可变的char数组用来存放字符串，一个int型的变量hash用来存放计算后的哈希值。

4.构造函数

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1. //不含参数的构造函数，一般没什么用，因为value是不可变量
2. public String() {
3. this.value = new char[0];
4. }
5. //参数为String类型
6. public String(String original) {
7. this.value = original.value;
8. this.hash = original.hash;
9. }
10. //参数为char数组，使用java.utils包中的Arrays类复制
11. public String(char value[]) {
12. this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
13. }
14. //从bytes数组中的offset位置开始，将长度为length的字节，以charsetName格式编码，拷贝到value
15. public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)
16. throws UnsupportedEncodingException {
17. if (charsetName == null)
18. throw new NullPointerException("charsetName");
19. checkBounds(bytes, offset, length);
20. this.value = StringCoding.decode(charsetName, bytes, offset, length);
21. }
22. //调用public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)构造函数
23. public String(byte bytes[], String charsetName)
24. throws UnsupportedEncodingException {
25. this(bytes, 0, bytes.length, charsetName);
26. }
27. //StringBuffer 和 StringBuider 也可以被当做构造 String 的参数。
28. //这两个构造方法是很少用到的，因为当我们有了 StringBuffer 或者 StringBuilfer 对象之后可以直接使用他们的 toString 方法来得到 String。
29. public String(StringBuffer buffer) {
30. synchronized(buffer) {
31. this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length());
32. }
33. }
34. public String(StringBuilder builder) {
35. this.value = Arrays.copyOf(builder.getValue(), builder.length());
36. }

相关问题：

String两种不同的赋值方式

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

为什么String可以不用new就可以创建对象？这两种赋值方式有什么不同？

例：

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1. public class Test {
2. public static void main(String[] args) {
3. String   a   =   "ok";   // 新建了一个String对象
4. String   b   =   "ok";   // 从缓冲池找
5. String   c   =   new   String("ok");   // 新建一个String对象
6. String   d   =   new   String("ok");   // 不从缓冲池找，新建一个
7. System.out.println(a==b);//将输出"true";因为两个变量指向同一个对象。
8. System.out.println(c==d);//将输出"flase";因为两个变量不指向同一个对象。虽然值相同，只有用c.equals(d)才能返回true.
9. String e = "a"+"b"+1;
10. String f = "ab1";
11. System.out.println(e == f);//将输出"true"；因为编译器识别 “e = "a"+"b"+1”等同于“e = "ab1"”
12. String g = new String("ab1");
13. String h = "ab1";
14. System.out.println(g == h);////将输出"flase";因为两个变量不指向同一个对象
15. }
16. }

5.常用方法

boolean equals(Object anObject)

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1. boolean equals(Object anObject)
2. public boolean equals(Object anObject) {
3. //如果引用的是同一个对象，返回真
4. if (this == anObject) {
5. return true;
6. }
7. //如果不是String类型的数据，返回假
8. if (anObject instanceof String) {
9. String anotherString = (String) anObject;
10. int n = value.length;
11. //如果char数组长度不相等，返回假
12. if (n == anotherString.value.length) {
13. char v1[] = value;
14. char v2[] = anotherString.value;
15. int i = 0;
16. //从后往前单个字符判断，如果有不相等，返回假
17. while (n-- != 0) {
18. if (v1[i] != v2[i])
19. return false;
20. i++;
21. }
22. //每个字符都相等，返回真
23. return true;
24. }
25. }
26. return false;
27. }

equals方法经常用得到，它用来判断两个对象从实际意义上是否相等，String对象判断规则：
1. 内存地址相同，则为真。
2. 如果对象类型不是String类型，则为假。否则继续判断。
3. 如果对象长度不相等，则为假。否则继续判断。
4. 从后往前，判断String类中char数组value的单个字符是否相等，有不相等则为假。如果一直相等直到第一个数，则返回真。

int compareTo(String anotherString)

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1. public int compareTo(String anotherString) {
2. //自身对象字符串长度len1
3. int len1 = value.length;
4. //被比较对象字符串长度len2
5. int len2 = anotherString.value.length;
6. //取两个字符串长度的最小值lim
7. int lim = Math.min(len1, len2);
8. char v1[] = value;
9. char v2[] = anotherString.value;
10. int k = 0;
11. //从value的第一个字符开始到最小长度lim处为止，如果字符不相等，返回自身（对象不相等处字符-被比较对象不相等字符）
12. while (k < lim) {
13. char c1 = v1[k];
14. char c2 = v2[k];
15. if (c1 != c2) {
16. return c1 - c2;
17. }
18. k++;
19. }
20. //如果前面都相等，则返回（自身长度-被比较对象长度）
21. return len1 - len2;
22. }

理解：

java中的compareto方法，返回参与比较的前后两个字符串的asc码的差值，看下面一组代码
String a="a",b="b";
System.out.println(a.compareto.b);
则输出-1；
若a="a",b="a"则输出0；
若a="b",b="a"则输出1；
 
单个字符这样比较，若字符串比较长呢？？
若a="ab",b="b",则输出-1；
若a="abcdef",b="b"则输出-1；
也就是说，如果两个字符串首字母不同，则该方法返回首字母的asc码的差值；
 
如果首字母相同呢？？
若a="ab",b="a",输出1；
若a="abcdef",b="a"输出5；
若a="abcdef",b="abc"输出3；
若a="abcdef",b="ace"输出-1；
即参与比较的两个字符串如果首字符相同，则比较下一个字符，直到有不同的为止，返回该不同的字符的asc码差值，如果两个字符串不一样长，可以参与比较的字符又完全一样，则返回两个字符串的长度差值

int hashCode()

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1. int hashCode()
2. public int hashCode() {
3. int h = hash;
4. //如果hash没有被计算过，并且字符串不为空，则进行hashCode计算
5. if (h == 0 && value.length > 0) {
6. char val[] = value;
7. //计算过程
8. //s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
9. for (int i = 0; i < value.length; i++) {
10. h = 31 * h + val[i];
11. }
12. //hash赋值
13. hash = h;
14. }
15. return h;
16. }

String类重写了hashCode方法，Object中的hashCode方法是一个Native调用。String类的hash采用多项式计算得来，我们完全可以通过不相同的字符串得出同样的hash，所以两个String对象的hashCode相同，并不代表两个String是一样的。

boolean startsWith(String prefix,int toffset)

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1. boolean startsWith(String prefix,int toffset)
2. public boolean startsWith(String prefix, int toffset) {
3. char ta[] = value;
4. int to = toffset;
5. char pa[] = prefix.value;
6. int po = 0;
7. int pc = prefix.value.length;
8. // Note: toffset might be near -1>>>1.
9. //如果起始地址小于0或者（起始地址+所比较对象长度）大于自身对象长度，返回假
10. if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) {
11. return false;
12. }
13. //从所比较对象的末尾开始比较
14. while (--pc >= 0) {
15. if (ta[to++] != pa[po++]) {
16. return false;
17. }
18. }
19. return true;
20. }
21. public boolean startsWith(String prefix) {
22. return startsWith(prefix, 0);
23. }
24. public boolean endsWith(String suffix) {
25. return startsWith(suffix, value.length - suffix.value.length);
26. }

起始比较和末尾比较都是比较经常用得到的方法，例如在判断一个字符串是不是http协议的，或者初步判断一个文件是不是mp3文件，都可以采用这个方法进行比较

String concat(String str)

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1. public String concat(String str) {
2. int otherLen = str.length();
3. //如果被添加的字符串为空，返回对象本身
4. if (otherLen == 0) {
5. return this;
6. }
7. int len = value.length;
8. char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
9. str.getChars(buf, len);
10. return new String(buf, true);
11. }

concat方法也是经常用的方法之一，它先判断被添加字符串是否为空来决定要不要创建新的对象。

String replace(char oldChar,char newChar)

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1. public String replace(char oldChar, char newChar) {
2. //新旧值先对比
3. if (oldChar != newChar) {
4. int len = value.length;
5. int i = -1;
6. char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
7. //找到旧值最开始出现的位置
8. while (++i < len) {
9. if (val[i] == oldChar) {
10. break;
11. }
12. }
13. //从那个位置开始，直到末尾，用新值代替出现的旧值
14. if (i < len) {
15. char buf[] = new char[len];
16. for (int j = 0; j < i; j++) {
17. buf[j] = val[j];
18. }
19. while (i < len) {
20. char c = val[i];
21. buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
22. i++;
23. }
24. return new String(buf, true);
25. }
26. }
27. return this;
28. }

这个方法也有讨巧的地方，例如最开始先找出旧值出现的位置，这样节省了一部分对比的时间。replace(String oldStr,String newStr)方法通过正则表达式来判断。

String trim()

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1. public String trim() {
2. int len = value.length;
3. int st = 0;
4. char[] val = value;    /* avoid getfield opcode */
5. //找到字符串前段没有空格的位置
6. while ((st < len) && (val[st] <= ‘ ‘)) {
7. st++;
8. }
9. //找到字符串末尾没有空格的位置
10. while ((st < len) && (val[len - 1] <= ‘ ‘)) {
11. len--;
12. }
13. //如果前后都没有出现空格，返回字符串本身，左右有空格则去掉空格
14. return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;
15. }

ASCII值比较，“”为32，字母都大于64，可参考ASCII值表

String substring()

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1. // 截取字符串
2. public String substring(int beginIndex) {
3. if (beginIndex < 0) { // 如果起始下标<0
4. throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
5. }
6. int subLen = value.length - beginIndex; // 获取截取长度
7. if (subLen < 0) { // 如果截取长度<0
8. throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
9. }
10. return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);
11. }

[java] view plain copy

1. // 截取字符串
2. public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
3. if (beginIndex < 0) { // 如果起始下标<0
4. throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
5. }
6. if (endIndex > value.length) { // 如果末尾下标>字符数组长度
7. throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
8. }
9. int subLen = endIndex - beginIndex; // 获取截取长度
10. if (subLen < 0) { // 如果截取长度<0
11. throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
12. }
13. return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this
14. : new String(value, beginIndex, subLen);
15. }

如：

"hamburger".substring(4) returns "urger"
"hamburger".substring(4, 8) returns "urge"
 "smiles".substring(1, 5) returns "mile"

indexOf():

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1. //该字符跟数组中的每个字符从左往右比较
2. //lastIndexOf一样只不过是从右往左比较
3. public int indexOf(int ch, int fromIndex) {
4. final int max = value.length;
5. if (fromIndex < 0) {
6. fromIndex = 0;
7. } else if (fromIndex >= max) {
8. // Note: fromIndex might be near -1>>>1.
9. return -1;
10. }
11. if (ch < Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {
12. // handle most cases here (ch is a BMP code point or a
13. // negative value (invalid code point))
14. final char[] value = this.value;
15. for (int i = fromIndex; i < max; i++) {
16. if (value[i] == ch) {
17. return i;
18. }
19. }
20. return -1;
21. } else {
22. return indexOfSupplementary(ch, fromIndex);
23. }
24. }
25. //indexOf最终是调用下面的第二个static方法来进行求解的
26. //求解步骤大概是：
27. //首先搜索到第一个字符所在的位置，之后逐个比较;
28. //这里并没有使用kmp算法因此是一个可以优化的地方
29. public int indexOf(String str, int fromIndex) {
30. return indexOf(value, 0, value.length,
31. str.value, 0, str.value.length, fromIndex);
32. }
33. static int indexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,
34. char[] target, int targetOffset, int targetCount,
35. int fromIndex) {
36. if (fromIndex >= sourceCount) {
37. return (targetCount == 0 ? sourceCount : -1);
38. }
39. if (fromIndex < 0) {
40. fromIndex = 0;
41. }
42. if (targetCount == 0) {
43. return fromIndex;
44. }
45. char first = target[targetOffset];
46. int max = sourceOffset + (sourceCount - targetCount);
47. for (int i = sourceOffset + fromIndex; i <= max; i++) {
48. /* Look for first character. */
49. if (source[i] != first) {
50. while (++i <= max && source[i] != first);
51. }
52. /* Found first character, now look at the rest of v2 */
53. if (i <= max) {
54. int j = i + 1;
55. int end = j + targetCount - 1;
56. for (int k = targetOffset + 1; j < end && source[j]
57. == target[k]; j++, k++);
58. if (j == end) {
59. /* Found whole string. */
60. return i - sourceOffset;
61. }
62. }
63. }
64. return -1;
65. }

split

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1. public String[] split(String regex, int limit) {
2. char ch = 0;
3. //1. 如果regex只有一位，且不为列出的特殊字符；
4. //2.如regex有两位，第一位为转义字符且第二位不是数字或字母，“|”表示或，即只要ch小于0或者大于9任一成立，小于a或者大于z任一成立，小于A或大于Z任一成立
5. //3.第三个是和编码有关，就是不属于utf-16之间的字符
6. if (((regex.value.length == 1 &&
7. ".$|()[{^?*+\\".indexOf(ch = regex.charAt(0)) == -1) ||
8. (regex.length() == 2 &&
9. regex.charAt(0) == ‘\\‘ &&
10. (((ch = regex.charAt(1))-‘0‘)|(‘9‘-ch)) < 0 &&
11. ((ch-‘a‘)|(‘z‘-ch)) < 0 &&
12. ((ch-‘A‘)|(‘Z‘-ch)) < 0)) &&
13. (ch < Character.MIN_HIGH_SURROGATE ||
14. ch > Character.MAX_LOW_SURROGATE))
15. {
16. int off = 0;
17. int next = 0;
18. boolean limited = limit > 0;
19. ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
20. //如果这个字符串中包含了用于分割的ch，则进行下一步操作
21. while ((next = indexOf(ch, off)) != -1) {
22. if (!limited || list.size() < limit - 1) {
23. list.add(substring(off, next));
24. off = next + 1;
25. } else {
26. list.add(substring(off, value.length));
27. off = value.length;
28. break;
29. }
30. }
31. // If no match was found, return this
32. if (off == 0)
33. return new String[]{this};
34. // Add remaining segment
35. if (!limited || list.size() < limit)
36. list.add(substring(off, value.length));
37. // Construct result
38. int resultSize = list.size();
39. if (limit == 0)
40. while (resultSize > 0 && list.get(resultSize - 1).length() == 0)
41. resultSize--;
42. String[] result = new String[resultSize];
43. return list.subList(0, resultSize).toArray(result);
44. }
45. return Pattern.compile(regex).split(this, limit);
46. }

详解见：

String.split()方法你可能不知道的一面

String intern()

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1. public native String intern();

intern方法是Native调用，它的作用是在方法区中的常量池里通过equals方法寻找等值的对象，如果没有找到则在常量池中开辟一片空间存放字符串并返回该对应String的引用，否则直接返回常量池中已存在String对象的引用

例：

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1. String a = new String("ab1");
2. String b = new String("ab1").intern();

a == b就为true

int hash32()

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1. int hash32()
2. private transient int hash32 = 0;
3. int hash32() {
4. int h = hash32;
5. if (0 == h) {
6. // harmless data race on hash32 here.
7. h = sun.misc.Hashing.murmur3_32(HASHING_SEED, value, 0, value.length);
8. // ensure result is not zero to avoid recalcing
9. h = (0 != h) ? h : 1;
10. hash32 = h;
11. }
12. return h;
13. }

在JDK1.7中，Hash相关集合类在String类作key的情况下，不再使用hashCode方式离散数据，而是采用hash32方法。这个方法默认使用系统当前时间，String类地址，System类地址等作为因子计算得到hash种子，通过hash种子在经过hash得到32位的int型数值。

其他方法：

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1. public int length() {
2. return value.length;
3. }
4. public String toString() {
5. return this;
6. }
7. public boolean isEmpty() {
8. return value.length == 0;
9. }
10. public char charAt(int index) {
11. if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
12. throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
13. }
14. return value[index];
15. }

三丶参考文章
String 源码解析，深入认识String