[Java知识库]深度认识String类及其使用（详解）

1.String类的特性及其字符串创建

1.1 String 类的特性

String 的特性：

1. String类：代表字符串。Java 程序中的所有字符串字面值（如 “abc” ）都作为此类的实例实现。
2. String是一个final类，代表不可变的字符序列。
3. 字符串是常量，用双引号引起来表示。它们的值在创建之后不能更改。
4. String对象的字符内容是存储在一个字符数组value[]中的。

String s1 = "abc";//字面量的定义方式
String s2 = "abc";
s1 = "hello";

其内存图为：

1.2字符串的创建

常见的创建字符串的方式

String str = "hello";
//本质上this.value = new char[0];
String s1 = new String(); 
//this.value = original.value;
String s2 = new String(String original); 
//this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
String s3 = new String(char[] a); 
String s4 = new String(char[] a,int startIndex,int count);

创建字符串时的内存解析：

2.字符串比较相等

2.1使用==的比较

如果现在有两个int型变量，判断其相等可以使用 == 完成。如果说现在在String类对象上使用 == 呢？
观察如下代码
代码1

String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello"; 
System.out.println(str1 == str2); 
// 执行结果
true 

代码2

String str1 = new String("Hello");
String str2 = new String("Hello");
System.out.println(str1 == str2);
// 执行结果
false

注意：
String 使用 == 比较并不是在比较字符串内容, 而是比较两个引用是否是指向同一个对象.
关于对象的比较
面向对象编程语言中, 涉及到对象的比较, 有三种不同的方式, 比较身份, 比较值, 比较类型.
在大部分编程语言中 == 是用来比较比较值的. 但是 Java 中的 == 是用来比较身份的.

2.2 采用equals方法

Java 中要想比较字符串的内容, 必须采用String类提供的equals方法.

String str1 = new String("Hello");
String str2 = new String("Hello");
System.out.println(str1.equals(str2));
// System.out.println(str2.equals(str1)); // 或者这样写也行
// 执行结果
true

equals 使用注意事项

如下代码：

String str = null;
// 方式一
System.out.println(str.equals("Hello")); 
// 执行结果 抛出 java.lang.NullPointerException 异 常
// 方式二
System.out.println("Hello".equals(str));//执行结果：false

推荐使用方式二。

3.字符串常量池

String类的两种实例化操作, 直接赋值和 new 一个新的 String.
1 直接赋值

String str1 = "hello" ;
String str2 = "hello" ; 
String str3 = "hello" ; 
System.out.println(str1 == str2); // true
System.out.println(str1 == str3); // true
System.out.println(str2 == str3); // true

String类的设计使用了共享设计模式
在JVM底层实际上会自动维护一个对象池（字符串常量池)
如果现在采用了直接赋值的模式进行String类的对象实例化操作，那么该实例化对象（字符串内容）将自动保存
到这个对象池之中.
如果下次继续使用直接赋值的模式声明String类对象，此时对象池之中如若有指定内容，将直接进行引用
如若没有，则开辟新的字符串对象而后将其保存在对象池之中以供下次使用

2 采用构造方法
类对象使用构造方法实例化是标准做法。分析如下程序：

String str = new String("hello") ;

这样的做法有两个缺点:

1. 如果使用String构造方法就会开辟两块堆内存空间，并且其中一块堆内存将成为垃圾空间(字符串常量 “hello” 也是一个匿名对象, 用了一次之后就不再使用了, 就成为垃圾空间, 会被 JVM 自动回收掉).
2. 字符串共享问题. 同一个字符串可能会被多次存储，会浪费空间

我们可以使用 String 的 intern 方法来手动把 String 对象加入到字符串常量池中

// 该字符串常量并没有保存在对象池之中
String str1 = new String("hello"); 
String str2 = "hello" ; 
System.out.println(str1 == str2); 
// 执行结果
false
//调用intern方法把对象放入字符串常量池    
String str1 = new String("hello").intern(); 
String str2 = "hello" ; 
System.out.println(str1 == str2); 
// 执行结果
true

面试题：请解释String类中两种对象实例化的区别

1. 直接赋值：只会开辟一块堆内存空间，并且该字符串对象可以自动保存在对象池中以供下次使用。
2. 构造方法：会开辟两块堆内存空间，不会自动保存在对象池中，可以使用intern()方法手工入池。

4.理解字符串不可变

字符串是一种不可变对象. 它的内容不可改变.

String 类的内部实现也是基于 char[] 来实现的, 但是 String 类并没有提供 set 方法之类的来修改内部的字符数组

如下代码：

String str = "hello" ; 
str = str + " world" ; 
str += "!!!" ; 
System.out.println(str); 
// 执行结果
hello world!!!

形如 += 这样的操作, 表面上好像是修改了字符串, 其实不是. 内存变化如下:

+= 之后 str 打印的结果却是变了, 但是不是 String 对象本身发生改变, 而是 str 引用到了其他的对象.

回顾引用
引用相当于一个指针, 里面存的内容是一个地址. 我们要区分清楚当前修改到底是修改了地址对应内存的内容发生改变了, 还是引用中存的地址改变了.

那么如果实在需要修改字符串, 例如, 现有字符串 str = “Hello” , 想改成 str = “hello” , 该怎么办?

常见办法: 借助原字符串, 创建新的字符串

String str = "Hello";
str = "h" + str.substring(1);
System.out.println(str);
// 执行结果
hello

5.字符，字节与字符串的转换

5.1字符与字符串

1. 将字符数组中的所有内容变为字符串

public String(char value[ ]);

2. 将部分字符数组中的内容变为字符串

public String(char value[ ],int offset,int count);
                            //偏移量   转变的个数

3. 取得指定索引位置的字符，索引从0开始

public char charAt(int index);//注意不可数组越界

4. 将字符串数组变为字符数组返回

public char[] toCharArray();

代码示例1：字符串与字符数组的转换

String str = "helloworld" ; 
// 将字符串变为字符数组
char[] data = str.toCharArray() ; 
for (int i = 0; i < data.length; i++) { 
 System.out.print(data[i]+" "); 
} 
// 字符数组转为字符串
System.out.println(new String(data)); // 全部转换
System.out.println(new String(data,5,5)); // 部分转换

代码示例2：给定一个字符串，判断其是否全部由数字组成
思路：将字符串转变为字符数组而后判断每一个字符是否是’0’~'9’之间的内容，如果是则为数字。

public static void main(String[] args) { 
    String str = "1a23456" ; 
    System.out.println(isNumber(str)?
     "字符串由数字所组成！" : "字符      串中有非数字成员！"); 
 } 
public static boolean isNumber(String str) { 
    char[] data = str.toCharArray(); 
    for (int i = 0; i < data.length; i++){ 
        if (data[i]<'0' || data[i]>'9') { 
        return false ; 
        } 
    } 
    return true ; 
 }

5.2字节与字符串

1. 将字节数组变为字符串

public String(byte bytes[]);

2. 将部分字节数组中的内容变为字符串

public String(byte bytes[],int offset,int length);

3. 将字符串以字节数组的形式返回

public byte[] getBytes();

代码示例：
实现字符串与字节数组的转换处理

String str = "helloworld" ; 
// String 转 byte[] 
byte[] data = str.getBytes() ; 
for (int i = 0; i < data.length; i++) { 
 System.out.print(data[i]+" "); 
} 
// byte[] 转 String 
System.out.println(new String(data));

6.字符串常见操作

6.1字符串比较

1. 区分大小写的比较

public boolean equals(Object anObject);

2. 不区分大小写的比较

public boolean equalsIgnoreCase(String anotherString);

3. 比较两个字符串的大小关系

public int compareTo(String anotherString);

在String 类中 compareTo()方法是一个非常重要的方法，该方法返回一个整型，该数据会根据大小关系返回三类内容：

1. 相等，返回0
2. 小于：返回内容小于0
3. 大于：返回内容大于0

示例观察compareTo()的比较：

System.out.println("A".compareTo("a")); // -32 
System.out.println("a".compareTo("A")); // 32 
System.out.println("A".compareTo("A")); // 0 
System.out.println("AB".compareTo("AC")); // -1 
System.out.println("刘".compareTo("胡"));

compareTo()是一个可以区分大小关系的方法，是String方法里是一个非常重要的方法。
字符串的比较大小规则, 总结成三个字 “字典序” 相当于判定两个字符串在一本词典的前面还是后面. 先比较第一个字符的大小(根据 unicode 的值来判定), 如果不分胜负, 就依次比较后面的内容

6.2字符串查找

1. 判断一个字符串是否存在

public boolean contains(CharSequence s);

2. 从头开始查找指定字符串的位置，查找到了返回位置的开始索引，如果查找不到返回-1

public int indexOf(String str);

3. 从指定位置开始查找子字符串的位置

public int indexOf(String str,int fromIndex);

4. 从后向前查找子字符串的位置

public int lastIndexOf(String str);

5. 从指定位置由后向前查找

public int lastIdexOf(String str,int fromIndex);

6. 判断是否以指定字符串开头

public boolean startsWith(String prefix);

7. 从指定位置开始判断是否以指定字符串开头

public boolean startsWith(String prefix,int toffset);

8. 判断是否以指定字符串结尾

public boolean endsWith(String suffix);

代码示例1
字符串查找，最好用最方便的就是contains()

String str = "helloworld" ; 
System.out.println(str.contains("world")); // true

代码示例2
使用indexOf()方法进行位置查找

String str = "helloworld"; 
System.out.println(str.indexOf("world")); // 5,w开始的索引
System.out.println(str.indexOf("bit")); // -1，没有查到
if (str.indexOf("hello") != -1){ 
    System.out.println("可以查到指定字符串！"); 
}

现在基本都是用contains()方法完成。
使用indexOf()需要注意的是，如果内容重复，它只能返回查找的第一个位置
使用indexOf()的注意点

String str = "helloworld" ; 
System.out.println(str.indexOf("l")); // 2 
System.out.println(str.indexOf("l",5)); // 8 
System.out.println(str.lastIndexOf("l")); // 8 

在进行查找的时候往往会判断开头或结尾。
代码示例: 判断开头或结尾

String str = "**@@helloworld!!" ; 
System.out.println(str.startsWith("**")); // true 
System.out.println(str.startsWith("@@",2)); // ture 
System.out.println(str.endsWith("!!")); // true

6.3字符串的替换

1. 替换所有指定的内容

public String replaceAll(String regex,String replacement);

2. 替换首个内容

public String replaceFirst(String regex,String replacement);

代码示例：字符串的替换处理

String str = "helloworld" ; 
System.out.println(str.replaceAll("l", "_")); 
System.out.println(str.replaceFirst("l", "_")); 

注意事项: 由于字符串是不可变对象, 替换不修改当前字符串, 而是产生一个新的字符串.

6.4字符串拆分

1. 将字符串全部拆分

public String[] split(String regex);

2. 将字符串部分拆分，该数组的长度就是limit极限

public String[] split(String regex,int limit);

代码示例1：实现字符串的拆分处理

String str = "hello world hello superman" ; 
String[] result = str.split(" ") ; // 按照空格拆分
for(String s: result) { 
    System.out.println(s); 
}

代码示例2：字符串的部分拆分

String str = "hello world hello superman" ; 
String[] result = str.split(" ",2) ; 
for(String s: result) { 
    System.out.println(s); 
}

代码示例3：拆分IP地址

String str = "192.168.1.1" ; 
String[] result = str.split("\\.") ; 
for(String s: result) { 
    System.out.println(s); 
}

注意事项:

1. 字符"|","*","+“都得加上转义字符，前面加上”".
2. 而如果是""，那么就得写成"\".
3. 如果一个字符串中有多个分隔符，可以用"|"作为连字符.

代码示例4: 多次拆分

String str = "name=zhangsan&age=18" ; 
String[] result = str.split("&") ; 
for (int i = 0; i < result.length; i++){ 
    String[] temp = result[i].split("=") ; 
    System.out.println(temp[0]+" = "+temp[1]); 
}

6.5字符串截取

1. 从指定索引截取到结尾

public String substring(int beginIndex);

2. 截取部分内容

public String substring(int beginIndex,int endIndex);

代码示例：

String str = "helloworld" ; 
System.out.println(str.substring(5)); 
System.out.println(str.substring(0, 5)); 

注意事项:

1. 索引从0开始
2. 注意前闭后开区间的写法, substring(0, 5) 表示包含 0 号下标的字符, 不包含 5 号下标

6.6其他操作方法

1. 去掉字符串的左右空格，保留中间空格

public String trim();

2. 字符串转大写

public String toUpperCase();

3. 字符串转小写

public String toLowerCase();

4. 字符串入池操作

public native String intern();

5. 字符串连接，等同于"+",不入池

public String concat(String str);

6. 去的字符串的长度

public int length();

7. 判断一个字符串是否为空字符串，但不是 null,而是长度为0

public boolean isEmpty();

7.StringBuffer 和 StringBuilder

首先来回顾下String类的特点：

任何的字符串常量都是String对象，而且String的常量一旦声明不可改变，如果改变对象内容，改变的是其引用的指向而已。

通常来讲String的操作比较简单，但是由于String的不可更改特性，为了方便字符串的修改，提供StringBuffer和StringBuilder类。

StringBuffer 和 StringBuilder 大部分功能是相同的，我们主要介绍 StringBuffer
在String中使用"+"进行连接，但在StringBuffer中改为append()方法：

public synchronized StringBuffer append(各种数据类型 b)

String和StringBuffer最大的区别在于：String的内容无法修改，StringBuffer的内容可以修改。频繁修改字符串的情况考虑使用StingBuffer

注意：String和StringBuffer类不能直接转换。如果要想互相转换，可以采用如下原则:

1. String变为StringBuffer:利用StringBuffer的构造方法或append()方法
2. StringBuffer变为String:调用toString()方法。

7.1 StringBuffer常用方法

1. 提供了很多的append()方法，用于进行字符串拼接

StringBuffer append(xxx);

2. 删除指定位置的内容

StringBuffer delete(int start,int end);

3. 把[start,end)位置替换为str

StringBuffer replace(int start, int end, String str);

4. 在指定位置插入xxx

StringBuffer insert(int offset, xxx);

5. 把当前字符序列逆转

StringBuffer reverse();