String字符串的示例分析

這篇文章主要介紹String字符串的示例分析，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

實現原理

在 Java6 以及之前的版本中，String 對象是對 char 數組進行了封裝實現的對象，主要有四個成員變量：char 數組、偏移量 offset、字符數量 count、哈希值 hash。

從 Java7 版本開始到 Java8 版本，String 類中不再有 offset 和 count 兩個變量了。這樣的好處是 String 對象占用的內存稍微少了些。

從 Java9 版本開始，將 char[]字段改為了 byte[]字段，又維護了一個新的屬性 coder，它是一個編碼格式的標識。

一個 char 字符占 16 位，2 個字節。這個情況下，存儲單字節編碼內的字符（占一個字節的字符）就顯得非常浪費。JDK1.9 的 String 類為了節約內存空間，于是使用了占 8 位，1 個字節的 byte 數組來存放字符串。

而新屬性 coder 的作用是，在計算字符串長度或者使用 indexOf（）函數時，我們需要根據這個字段，判斷如何計算字符串長度。coder 屬性默認有 0 和 1 兩個值，0 代表 Latin-1（單字節編碼），1 代表 UTF-16。如果 String 判斷字符串只包含了 Latin-1，則 coder 屬性值為 0，反之則為 1。

不可變

查看String類的代碼可以發現，String類被final關鍵字修飾，因此這個類不能被繼承，并且String類里面的變量char 數組也被 final 修飾了，因此String對象不能被修改。

String對象不可變主要有如下幾個優點：

第一，保證 String 對象的安全性。假設 String 對象是可變的，那么 String 對象將可能被惡意修改。

第二，保證 hash 屬性值不會頻繁變更，確保了唯一性，使得類似 HashMap 容器才能實現相應的 key-value 緩存功能。

第三，可以實現字符串常量池。

在 Java 中，通常有兩種創建字符串對象的方式:

第一種是通過字符串常量的方式創建，如String str = "abc"。

第二種是字符串變量通過new 形式的創建，如 String str = new String("abc")。

當代碼中使用第一種方式創建字符串對象時，在編譯類文件時，”abc”常量字符串將會放入到常量結構中，在類加載時，“abc”將會在常量池中創建；然后，str將引用常量池中的字符串對象。這種方式可以減少同一個值的字符串對象的重復創建，節約內存。

String str = new String("abc") 這種方式，首先在編譯類文件時，”abc”常量字符串將會放入到常量結構中，在類加載時，“abc”將會在常量池中創建；其次，在調用new時，JVM 命令將會調用 String 的構造函數，String 對象中的 char 數組將會引用常量池中”abc”字符串的char 數組，在堆內存中創建一個 String 對象；最后，str 將引用 String 對象，String對象的引用跟常量池中”abc”字符串的引用是不一樣的。

對象與引用：對象的內容存儲在內存中，操作系統通過內存地址來找到存儲的內容，引用就是指內存的地址。

比如：String str = new String("abc")，變量str指向的是String對象的存儲地址，也就是說 str 并不是對象，而只是一個對象引用。

字符串拼接

常量相加

String str = "ab" + "cd" + "ef";

查看編譯后的字節碼

0 ldc #2 <abcdef>2 astore_13 return

可以發現編譯器將代碼優化成如下所示

String str= "abcdef";

變量相加

String a = "ab";String b = "cd";String c = a + b;

查看編譯后的字節碼

 0 ldc #2 <ab>
 2 astore_1 3 ldc #3 <cd>
 5 astore_2 6 new #4 <java/lang/StringBuilder>
 9 dup10 invokespecial #5 <java/lang/StringBuilder.<init>>13 aload_114 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>17 aload_218 invokevirtual #6 <java/lang/StringBuilder.append>21 invokevirtual #7 <java/lang/StringBuilder.toString>24 astore_325 return

可以發現，Java在進行字符串相加的時候，底層使用的是StringBuilder，代碼被優化成如下所示：

String c = new StringBuilder().append("ab").append("cd").toString();

String.intern

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

輸出結果：

true

在字符串常量中，默認會將對象放入常量池。例如：String a = "123"

在字符串變量中，對象是會創建在堆內存中，同時也會在常量池中創建一個字符串對象，String 對象中的 char 數組將會引用常量池中的 char 數組，并返回堆內存對象引用。例如：String b = new String("abc")

如果調用 intern 方法，會去查看字符串常量池中是否有等于該對象的字符串的引用，如果沒有，在 JDK1.6 版本中會復制堆中的字符串到常量池中，并返回該字符串引用，堆內存中原有的字符串由于沒有引用指向它，將會通過垃圾回收器回收。

在 JDK1.7 版本以后，由于常量池已經合并到了堆中，所以不會再復制具體字符串了，只是會把首次遇到的字符串的引用添加到常量池中；如果有，就返回常量池中的字符串引用。

下面開始分析上面的代碼塊：

在一開始字符串”abc”會在加載類時，在常量池中創建一個字符串對象。

創建 a 變量時，調用 new Sting() 會在堆內存中創建一個 String 對象，String 對象中的 char 數組將會引用常量池中字符串。在調用 intern 方法之后，會去常量池中查找是否有等于該字符串對象的引用，有就返回常量池中的字符串引用。

創建 b 變量時，調用 new Sting() 會在堆內存中創建一個 String 對象，String 對象中的 char 數組將會引用常量池中字符串。在調用 intern 方法之后，會去常量池中查找是否有等于該字符串對象的引用，有就返回常量池中的字符串引用。

而在堆內存中的兩個String對象，由于沒有引用指向它，將會被垃圾回收。所以 a 和 b 引用的是同一個對象。

如果在運行時，創建字符串對象，將會直接在堆內存中創建，不會在常量池中創建。所以動態創建的字符串對象，調用 intern 方法，在 JDK1.6 版本中會去常量池中創建運行時常量以及返回字符串引用，在 JDK1.7 版本之后，會將堆中的字符串常量的引用放入到常量池中，當其它堆中的字符串對象通過 intern 方法獲取字符串對象引用時，則會去常量池中判斷是否有相同值的字符串的引用，此時有，則返回該常量池中字符串引用，跟之前的字符串指向同一地址的字符串對象。

以一張圖來總結 String 字符串的創建分配內存地址情況：

使用 intern 方法需要注意的一點是，一定要結合實際場景。因為常量池的實現是類似于一個 HashTable 的實現方式，HashTable 存儲的數據越大，遍歷的時間復雜度就會增加。如果數據過大，會增加整個字符串常量池的負擔。

判斷字符串是否相等

// 運行環境 JDK1.8String str1 = "abc";String str2 = new String("abc");String str3= str2.intern();System.out.println(str1==str2); // falseSystem.out.println(str2==str3); // falseSystem.out.println(str1==str3); // true

// 運行環境 JDK1.8String s1 = new String("1") + new String("1");s1.intern();String s2 = "11";System.out.println(s1 == s2); // true , 如果不執行1.intern()，則返回false

String s1 = new String("1") + new String("1")會在堆中組合一個新的字符串對象"11"，在s1.intern()之后，由于常量池中沒有該字符串的引用，所以常量池中生成一個堆中字符串"11"的引用，此時String s2 = "11"返回的是堆字符串"11"的引用，所以s1==s2。

在JDK1.7版本以及之后的版本運行以下代碼，你會發現結果為true，在JDK1.6版本運行的結果卻為false：

String s1 = new String("1") + new String("1");System.out.println( s1.intern()==s1);

StringBuilder與StringBuffer

由于String的值是不可變的，這就導致每次對String的操作都會生成新的String對象，這樣不僅效率低下，而且大量浪費有限的內存空間。

和 String 類不同的是，StringBuffer 和 StringBuilder 類的對象能夠被多次的修改，并且不產生新的對象。

StringBuilder 類在 Java 5 中被提出，它和 StringBuffer 之間的最大不同在于 StringBuilder 的方法不是線程安全的（不能同步訪問）。

由于 StringBuilder 相較于 StringBuffer 有速度優勢，所以多數情況下建議使用 StringBuilder 類。然而在應用程序要求線程安全的情況下，則必須使用 StringBuffer 類。

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