[Java知识库]Java中关于String类详解

一、创建字符串

常见的创建字符串的三种方式：

public class test01 {
    public static void main(String[] args) {
         //方式一
        String s = "zbd";
        System.out.println(s);
         //方式二
        String str = new String("hello");
        System.out.println(str);
         //方式三
        char[] chars = {'z','b','c'};
        System.out.println(chars);
    }
}

在Java 中数组, String, 以及自定义的类都是引用类型。
如下面的例子：s于s1指向同一块对象，修改s的指向，不会改变s1的指向，它只是将 s 这个引用指向了一个新的 String 对象。
用双引号引起来的是字面值常量，它里面的内容是不能被修改的，我们只能修改其指向。
例：

 public static void main(String[] args) {
        String s = "zbd";
        String s1 = s;
        System.out.println(s);
        System.out.println(s1);
        System.out.println("===========");
        s = "q";
        System.out.println(s);
        System.out.println(s1);
    }

执行结果如下：

不是说传引用就能改变实参的值，要看引用的指向到底有没有改变。
如：

public static void func(String str, char[] chars){
         str = "niHao";
        chars[0] = 'u';
    }
    public static void main(String[] args) {
        String str = "zbd";
        char[] chars = {'z','b','c'};
        func(str,chars);
        System.out.println(str);
        System.out.println(chars);
    }

运行结果：

内存图：

在传参的时候，str和chars的地址都被传了过去，可是str指向了新的对象，所以其地址也就改变了，但是chars只是通过传参修改了其引用的第一个元素，其地址并未改变。

二、字符串常量池

三种常见的常量池：

1. Class文件常量池: 如：int a = 10;磁盘上的
2. 运行时常量池:当程序把编译好的字节码文件加载到JVM当中后，会生成一个运行时常量池，存放在方法区、实际上是Class文件常量池。
3. 字符串常量池:主要存放字符串常量，本质上是一个哈希表又称为StringTable，是由双引号引起来的字符串常量。从JDK1.8开始，字符串常量池放在了堆里面。
   哈希表为一种数据结构，是描述和组织数据的一种方式。
   哈希表在存储数据的时候，会根据一个映射关系进行存储，如何映射，需要设计一个函数(哈希函数)。

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。

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。

三、字符串比较相等

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。

例一：

 public static void main(String[] args) {
        String str1 = "hello";
        String str2 = new String("hello");
        System.out.println(str1 == str2);//false
    }

通过 String str2 = new String("hello"); 这样的方式创建的 String 对象，相当于在堆上另外开辟了空间来存储"hello" 的内容, 也就是内存中存在两份 “hello”.
例二：

  public static void main(String[] args) {
        String str1 = "hello";
        String str2 = "hello";
        System.out.println(str1 == str2);//true
    }

str1 和 str2 是指向同一个对象的. 此时如 “hello” 这样的字符串常量是在字符串常量池 中。
像 “hello” 这样的字符串字面值常量, 也是需要一定的内存空间来存储的. 这样的常量具有一个特点, 就是不需要修改(常量). 所以如果代码中有多个地方引用都需要使用 “hello” 的话, 就直接引用到常量池的这个位置就行了, 而没必要把 “hello” 在内存中存储两次.

例三：

 public static void main(String[] args) {
        String str1 = "hello";
        String str2 = "he"+"llo";//此时 he和llo都是常量，编译的时候，就已经确定好了是"hello"
        String str3 = "he";
        String str4 = str3+"llo";//此时str3是一个变量，编译的时候，不知道是啥
        System.out.println(str1 == str2);//true
        System.out.println(str1 == str4);//false
    }

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。
如：

 public static void main(String[] args) {
        String str1 = "11";
        String str2 = new String("1")+new String("1");
        str2.intern();//手动入池 当字符串常量池没有的时候，就会入池
        System.out.println(str1 == str2);//true
        System.out.println(str1.equals(str2));//true
    }

如果想要比较字符串的内容, 必须采用String类提供的equals方法。
使用equals方法时要注意：

 public static void main10(String[] args) {
        String str1 = null;
        String str2 = "11";
        //方式一
        System.out.println(str2.equals(str1));
		//方式二
         //System.out.println(str1.equals(str2));
    }

推荐使用方式一，使用方式二的方法，str1为空的时候，就会抛出空指针异常。

四、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。
例：

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

如 += 这样的操作, 表面上好像是修改了字符串, 其实不是. += 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。

那么如果实在需要修改字符串，常见的有两种修改字符串的方式：

1. 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);//hello

2. 特殊办法: 使用 “反射” 这样的操作可以破坏封装, 访问一个类内部的 private 成员.

public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
        String str = "abcde";
        Class<?> c1 = String.class;
        // 获取 String 类中的 value 字段. 这个 value 和 String 源码中的 value 是匹配的.
        Field valueField = c1.getDeclaredField("value");
        // 将这个字段的访问属性设为 true
        valueField.setAccessible(true);
        // 把 str 中的 value 属性获取到.
        char[] value = (char[]) valueField.get(str);
        // 修改 value 的值
        value[0] = 'h';
        System.out.println(str);//hbcde
    }

反射是面向对象编程的一种重要特性, 有些编程语言也称为 “自省”.指的是程序运行过程中, 获取/修改某个对象的详细信息(类型信息, 属性信息等), 相当于让一个对象更好的 “认清
自己” 。
为什么 String 要不可变?(不可变对象的好处是什么?)

1. 方便实现字符串对象池. 如果 String 可变, 那么对象池就需要考虑何时深拷贝字符串的问题了.
2. 不可变对象是线程安全的.
3. 不可变对象更方便缓存 hash code, 作为 key 时可以更高效的保存到 HashMap 中。

五、字符、字节与字符串

5.1 字符与字符串

字符串内部包含一个字符数组，String 可以和 char[] 相互转换。

5.1.1将字符数组变为字符串

  public static void main(String[] args) {
        char[] chars = {'z','b','c','d','e'};
        String str1 = new String(chars);//将字符数组中的所有内容变为字符串
        String str2 = new String(chars,1,3);//将部分字符数组中的内容变为字符串口
        System.out.println(str1);//zbcde
        System.out.println(str2);//bcd

5.1.2取得指定索引位置的字符charAt()

5.1.3将字符串对象变成字符数组toCharArray()

 public static void main(String[] args) {
		String str2= "hello";
        char ch = str2.charAt(2);//获取到2下标的字符
        System.out.println(ch);//l
        char[] cha = str2.toCharArray();//把str2指向的字符串对象变成字符数组
        System.out.println(cha);//hello
    }

5.2 字节与字符串

字节常用于数据传输以及编码转换的处理之中，String 也能方便的和 byte[] 相互转换。

5.2.1将字节数组变为字符串

5.2.2字符串转字节getBytes()

public static void main6(String[] args) {
        byte[] bytes = {97,98,99,100};
         String str = new String(bytes);//将字节数组中的全部内容转换为字符串
        String str1 = new String(bytes,1,3);//将部分字节数组中的内容变为字符串
        System.out.println(str);//abcd
        System.out.println(str1);//bcd
        System.out.println("=========");
        String str2 = "hello";
        byte[] bytes1 = str2.getBytes();//字符串转字节 将字符串以字节数组的形式返回
        System.out.println(Arrays.toString(bytes1));//[104, 101, 108, 108, 111]
    }

• byte[] 是把 String 按照一个字节一个字节的方式处理, 这种适合在网络传输, 数据存储这样的场景下使用. 更适合针对二进制数据来操作。
• char[] 是吧 String 按照一个字符一个字符的方式处理, 更适合针对文本数据来操作, 尤其是包含中文的时候。

5.2.3判断字符串中是否都是数字isDigit()

 public static boolean isNumChar(String s){
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            char c = s.charAt(i);//获取到每个下标的字符
            //判断某个字符是不是数字
            boolean flg = Character.isDigit(c);
            if (flg == false){
                return false;
            }
            /*if (c < '0' || c > '9'){
                return false;
            }*/
        }
        return true;
    }
    public static void main(String[] args) {
        String str = "12345h7";
        System.out.println(isNumChar(str));//false
    }

六、字符串常见操作

6.1 字符串比较

6.1.1比较两个字符串大小关系compareTo()

String类中compareTo()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

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。

6.1.2判断两个字符串内容是否相等equals()

6.1.3忽视字符串大小写，不区分大小写比较equalsIgnoreCase()

public static void main(String[] args) {
        String str1 = "abcdef";
        String str2 = "ABCef";
       int ret =  str1.compareTo(str2);//比较两个字符串大小关系
        System.out.println(ret);//32
        System.out.println(str1.equals(str2));//判断两个字符串内容是否相等 false
        System.out.println(str1.equalsIgnoreCase(str2));//比较适合忽视大小写，不区分大小写比较  false
    }

6.2 字符串查找

6.2.1判断一个子字符串是否存在contains()

6.2.2 查找指定字符串的位置，查到了返回位置的开始索引，如果查不到返回-1. indexOf()

 public static void main(String[] args) {
        String str1 = "ababcdef";
        String tmp = "abc";
        boolean flg = str1.contains(tmp);//类似于c中的strstr  判断一个子字符串是否存在 
        System.out.println(flg);//true
        System.out.println("=================");
        //从头开始查找指定字符串的位置，查到了返回位置的开始索引，如果查不到返回-1
		// int index = str1.indexOf(tmp);//类似于c中的strstr->KMP算法
        int index = str1.indexOf(tmp,3);//可以从指定下标开始找
        System.out.println(index); //-1    
    }

6.2.3由后向前查找子字符串位置lastIndexOf()

6.2.4判断是否以指定字符串开头startsWith()

6.2.5判断是否以指定字符串结尾endsWith()

 public static void main9(String[] args) {
        String str1 = "ababcdef";
        String tmp = "abc";
        System.out.println(str1.lastIndexOf(tmp,4));// 2 从指定位置从后往前找
        System.out.println(str1.startsWith("a"));//true 判断是否以指定字符串开头
        System.out.println(str1.endsWith("ef"));//true 判断是否以指定字符串结尾
    }

6.3 字符串替换replace()

6.3.1替换所有的指定内容replaceAll ()

6.3.2替换首个内容replaceFirst()

public static void main(String[] args) {
        String str1 = "ababcdefababssd";
//        String tmp = str1.replace("a","o");//将字符串中所有的a替换为o
//        String tmp = str1.replace("ab","pp");//将字符串中所有的ab替换为pp
//        String tmp = str1.replaceAll("ab","pp");//将字符串中所有的ab替换为pp
        String tmp = str1.replaceFirst("ab","pp");//将字符串中第一次出现ab的地方替换为pp
        System.out.println(tmp);
    }

注意: 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split()

例：

 public static void main11(String[] args) {
        String str1 = "name = zhang&age = 18";
        String[] str = str1.split("&");//字符串分割
        for (String s:str) {
//            System.out.println(s);
            String[] ss = s.split("=");//二次拆分
            for (String tmp:ss) {
                System.out.println(tmp);
            }
        }
    }

有些特殊字符作为分割符可能无法正确切分, 需要加上转义。

public static void main12(String[] args) {
        String str = "192.168.10.1";
        String[] strings  = str.split("\\.");
//        String[] strings  = str.split("\\.",2);//最多分两组
        for (String s:strings) {
            System.out.println(s);
        }

注意:

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.如下所示：

public static void main(String[] args) {
        String str = "java34 12&21#hello";
        String[] strings  = str.split(" |&|#");
        for (String s:strings) {
            System.out.println(s);
        }
    }

执行结果：

6.5 字符串截取substring()

public static void main(String[] args) {
        String s= "abcrtu";
		// String sub = s.substring(2);//从2号位置开始，提取子串
        String sub = s.substring(2,4);//从2号位置开始，到4号位置结束，提取子串（左闭右开区间）
        System.out.println(sub);
    }

注意：

1. 索引从0开始
2. 注意前闭后开区间的写法。

七、其他操作方法

7.1去除字符串左右两边的空格,但不不能去除中间的空格trim()

 public static void main(String[] args) {
        String s= "   abcr t    ug hg    ";
       String ret =  s.trim();//去除字符串左右两边的空格,但不不能去除中间的空格
        System.out.print(ret);
        System.out.println("+==============");
    }

7.2字符串小写转化成大写toUpperCase()

7.3字符串大写转小写toLowerCase()

public static void main(String[] args) {
        String str = "sgbthyrgnADSFD";
//        String ret = str.toUpperCase();//小写转化成大写
        String ret = str.toLowerCase();//转小写
        System.out.println(ret);
    }

7.4字符串拼接concat，拼接好的对象不会入到常量池里面

7.5获取字符串长度length()

7.6判断是否为空字符串isEmpty()

判断是否为空字符串但不是null，而是长度为0.

 public static void main(String[] args) {
        String str = "sgbthyrgnADSFD";
        String ret = str.concat("hello");//字符串拼接，拼接好的对象不会入到常量池里面
        System.out.println(ret);//sgbthyrgnADSFDhello
        System.out.println(str.length());//14
        System.out.println(str.isEmpty());//false
    }

八、 StringBuffer 和 StringBuilder

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.

 public static void main(String[] args) {
//        StringBuilder sb= new StringBuilder("abcdef");
        StringBuilder sb= new StringBuilder();
//        sb.append("abcdef");//append()方法不会产生新的对象
        sb.append("abcdef").append("123456");//append()可以连用
        System.out.println(sb.toString());//abcdef123456
    }

String和StringBuffer最大的区别在于：String的内容无法修改，而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:

• String变为StringBuffer:利用StringBuffer的构造方法或append()方法
• StringBuffer变为String:调用toString()方法

 /**
     * StringBuffer或者StringBuilder转换成String需要调用toString()方法
     * @return
     */
    public static String func(){
        StringBuffer sb = new StringBuffer("helloWorld");
        return sb.toString();
    }
    /**
     * String转换成StringBuffer或者StringBuilder需要调用构造方法
      * @return
     */
    public static StringBuffer func2(){
        String str = "abdcf";
      //  StringBuffer sb = new StringBuffer();
      //  sb.append(str);
      //  return sb;
	 return new StringBuffer(str);
    }

除了append()方法外，StringBuffer也有一些String类没有的方法:

8.1字符串反转reverse()

public static void main(String[] args) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder("abcdef");
        sb.reverse();//字符串反转
        System.out.println(sb);
        StringBuffer sb2 = new StringBuffer("124");
        sb2.reverse();//翻转
        System.out.println(sb2);
//        sb.append("abcdef").append("1234");
        System.out.println(sb2);
    }

8.2删除指定范围的数据delete()

8.3插入数据insert()

public static void main(String[] args) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer("helloworld");
        System.out.println(sb.delete(5, 10));//hello
        StringBuffer sb1 = new StringBuffer("helloworld");
        System.out.println(sb1.delete(5, 10).insert(0, "你好"));//你好hello
    }

String、StringBuffer、StringBuilder的区别

• String的内容不可修改，StringBuffer与StringBuilder的内容可以修改.
• StringBuffer与StringBuilder大部分功能是相似的。
• StringBuffer采用同步处理，属于线程安全操作；而StringBuilder未采用同步处理，属于线程不安全操作。

以上。