Java基础类String学习分析
目录
1 String不可变性
- String类被声明为 final，因此它不可被继承。
- 内部使用char数组存储数据，该数组被声明为final，这意味着value数组初始化之后就不能再指向其它数组。
- String内部没有改变value数组的方法
- String类中所有修改String值的方法，如果内容没有改变，则返回原来的String对象引用，如果改变了，创建了一个全新的String对象，包含修改后的字符串内容，最初的String对象没有任何改变。（目的：节约存储空间、避免额外的开销）
//String的类声明以及value字段代码：
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
private final char value[]; //字符数组存储String的内容
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0
}
不可变的验证分析：
public class Immutable {
public static String upcase(String s) {
return s.toUpperCase();
}
public static void main(String[] args) {
String q = "howdy";
System.out.println(q); // howdy
String qq = upcase(q);
System.out.println(qq); // HOWDY
System.out.println(q); // howdy
}
} /* 输出:
howdy
HOWDY
howdy
*///:~
- 当把q传给upcase0方法时，实际传递的是引用的一个拷贝。
- upcase0方法中，传入引用s，只有upcase0运行的时候，局部引用s才存在。一旦upcase0运行结束，s就消失。upcaseO的返回值是最终结果的引用。
- 综上，upcase()返回的引用已经指向了一个新的对象，而原本的q则还在原地。
延伸结论：
String对象作为方法的参数时，都会复制一份引用，参数传递是引用的拷贝
2 不可变的好处
1. 可以缓存 hash 值
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 的需要
如果一个String对象已经被创建过了，那么就会从 String Pool 中取得引用。只有String是不可变的，才可能使用 String Pool。
3. 线程安全
String不可变性天生具备线程安全，可以在多个线程中安全地使用。
3 String+和StringBuilder效率差异
String使用“+”表示字符串拼接
先说结论：
- “+”操作，javac编译器会自动优化为StringBuilder.append() 调用。
- StringBuilder要比“+”操作高效
- 涉及循环追加的，手动创建StringBuilder对象操作比“+”操作编译器优化，更高效
验证：
public class StringBuilderTest {
public static void main(String[] args) {
String s1 = "ABC";
String s2 = "123";
String result = s1+s2;
System.out.println(result);
}
}
编译并查看字节码：javap -verbose StringBuilderTest.class
执行过程：
调用了2次append()方法，最后调用StringBuilder.toString()返回最终结果
为什么StringBuilder要比+高效？
- +操作，按照：每次追加都创建新的String对象，把字符加入value数组中。这里产生一次对象创建操作，以及对应的垃圾回收
- StringBuilder的底层数组value也是用到了char[]，但它没有声明为final，故它可变，所以追加内容时不用创建新的数组，而是直接修改value
- StringBuilder比+省去String对象创建以及垃圾回收的开销，因此效率更高。
源码追溯：
//StringBuilder.append()
@Override
public StringBuilder append(char c) {
super.append(c);
return this;
}
// 父类 AbstractStringBuilder.append()
@Override
public AbstractStringBuilder append(char c) {
ensureCapacityInternal(count + 1);
value[count++] = c;
return this;
}
//AbstractStringBuilder value 字段
abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
//The value is used for character storage.
char[] value; // 没有声明为final，因此value可变
}
手动实现StringBuilder对象操作比编译器自行优化，更高效：
- 通过字节码分析可知（我这里省去了，可以自己实现验证）：循环部分的代码更简短、更简单，而且它只生成了一个StringBuilder对象。
- 显式地创建StringBuilder还允许你预先为其指定大小。如果你已经知道最终的字符串大概有多长，那预先指定StringBuilder的大小可以避免多次重新分配缓冲。
当你为一个类编写toString方法时，如果字符串操作比较简单，那就可以信赖编译
器，它会为你合理地构造最终的字符串结果。但是，如果你要在toString0方法中使用循环，那
么最好自己创建一个StringBuilder对象来实现。
4 String, StringBuffer and StringBuilder
可变性
- String 不可变
- StringBuffer和StringBuilder可变
线程安全
- String不可变，因此是线程安全的
- StringBuilder 不是线程安全的
- StringBuffer 是线程安全的，内部使用synchronized进行同步
效率
- 如果要操作少量的数据用String
- 单线程环境且字符串缓冲区涉及大量数据 StringBuilder
- 多线程环境且字符串缓冲区涉及大量数据 StringBuffer
5 String与JVM内存管理
一、引入字符串常量池
- Javac编译后，字节码文件中有一块区域：常量池，存储了包括类中声明的字符串常量值等字面量
- 运行时，JVM开辟实际内存空间：字符串常量值写入了字符串常量池，属于方法区的一部分。
案例1：
String s1 = "win";
String s2 = "win";
System.out.println(s1==s2);
//输出结果：true
//引用 s1 s2 的值等于win在字符串常量池的地址值
结论：
引用 s1 s2 的值等于win在字符串常量池的地址值
分析字节码的执行过程：
案例2：
public class StringPool {
public static void main(String[] args) {
String s3 = new String("win");
String s4 = new String("win");
System.out.println(s3==s4);//false
}
}
结论：
通过new操作符创建的字符串对象不指向字符串池中的任何对象。
字节码分析：
综上：
public class StringPool {
public static void main(String[] args) {
String s1 = "win";
String s2 = "win";
String s3 = new String("win");
String s4 = new String("win");
System.out.println(s1==s2);//true
System.out.println(s1==s3);//false
System.out.println(s3==s4);//false
}
}
6 String api方法
从这个表中可以看出，当需要改变字符串的内容时，String类的方法都会返回一个新的String对象。同时，如果内容没有发生改变，String的方法只是返回指向原对象的引用而已。这可以节约存储空间以及避免额外的开销。
