[Java知识库]【java】认识String类（特性和常用方法）

1??创建字符串

常见的构造 String 的三种方式

// 方式一
//直接赋值
String str = "Hello World";

// 方式二
//通过new来创建字符串对象
String str2 = new String("Hello World");

// 方式三
//通过char数组来创建字符串
char[] array = {'a', 'b', 'c'};
String str3 = new String(array);

注意实现

• 10是整型字面量，类型默认是int；10.0是浮点型字面量，默认类型是double；"hello" 也是字面值常量，类型是 String。
• String 也是引用类型，默认是null，对象在堆上存储。
  可以把引用想象成一个标签, “贴” 到一个对象上. 一个对象可以贴一个标签, 也可以贴多个. 如果一个对象上面一个标签都没有, 那么这个对象就会被 JVM 当做垃圾对象回收掉.
• String str1 = "Hello;str2 = str;"; 这样的代码内存布局如下

2??字符串比较相等

1.使用==比较字符串

基本类型可以用==比较相等，但是字符串String是引用类型，和基本类型本质是不一样的。

那在String类对象上使用==会怎样呢?

代码一

String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello";
System.out.println(str1 == str2);

// 执行结果
true

看起来着过结果是我们想要的呢，那要是换种创建字符串的方式比较会怎么样呢？

代码二

String str1 = new String("Hello");
String str2 = new String("Hello");
System.out.println(str1 == str2);

// 执行结果
false

我们往下分析两种创建 String 方式的带来的差异.

代码一内存布局

我们发现, 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 （JDK1.7后，字符常量池在堆上）中.

关于字符串常量池
如 “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(常量嘛). 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.

代码二内存布局

通过 String str1 = new String("Hello"); 这样的方式创建的 String 对象相当于再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".

结论

对于引用数据类型来说，引用变量保存的是堆内存的地址而不是值，比较两个引用是否是指向同一个对象，所以不能使用== 比较内容是否相等。

2.使用equals方法比较字符串

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

Java中每个类都有equals方法，equals方法是Object自带的方法，所有类默认都继承了Object类，返回值是一个boolean.

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

如果需要比较 str 和 “Hello” 两个字符串是否相等,那要怎么来写呢？

String str = new String("Hello");

// 方式一
System.out.println(str.equals("Hello"));
// 方式二
System.out.println("Hello".equals(str));

在上面的代码中, 哪种方式更好呢?
我们更推荐使用 “方式二”. 一旦 str 是 null, 方式一的代码会抛出异常, 而方式二不会.

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

注意事项:

• "Hello" 这样的字面值常量, 本质上也是一个 String 对象, 完全可以使用 equals 等 String 对象的方法.
• 空对象不能调用成员方法，必须通过具体对象来调用成员方法.
• "Hello".equals(str)通过字符串的字面量调用方法，是通过匿名对象实现的。

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 String，两者的存储方式是不一样的：

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

可以看出三个引用都是指向同一块内存空间，为什么呢？

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)

理解池
是编程中的一种常见的, 重要的提升效率的方式。往后还会遇到各种 “内存池”, “线程池”, “数据库连接池”

• 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

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存储多次, 比较浪费空间.

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

String str1 = new String("hello").intern() ;
String str2 = "hello" ;
System.out.println(str1 == str2);

// 执行结果
true

综上, 我们一般采取直接赋值的方式创建 String 对象.

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??字符串的不可变性

1.理解不可变性

String源码

通过源码可以看出

1. String是final修饰的，final修饰的类不能继承，所有使用JDK的程序员，都是使用的同一个String类
2. Java中的String，内部仍然使用字符数组进行存储元素

示例代码1：

String str1 = "Hello";
String str2 = str1;
str1 = "World";
System.out.println(str2);

//运行结果
Hello

我们发现, “修改”str1 之后, str2 也没发生变化, 还是 hello
事实上, str1 = "world" 这样的代码并不算 “修改” 字符串, 而是让 str1 这个引用指向了一个新的 String 对象.

内存上：

示例代码2：

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.

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?

2.修改字符串

1.借助原字符串, 创建新的字符串（常见）

String str = "Hello";
str = "h" + str.substring(1);
System.out.println(str);

// 执行结果
hello

2.使用反射

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.

String str = "Hello";
// 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 = String.class.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);

// 执行结果
hello

关于反射
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” .

3.为什么 String 要不可变?

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.

注意事项:

如下代码不应该在你的开发中出, 会产生大量的临时对象, 效率比较低.

String str = "hello" ;
for(int x = 0; x < 1000; x++) {
	str += x ;
}
System.out.println(str);

5??字符, 字节与字符串

1.字符和字符串

字符串内部包含一个字符数组，String 可以和 char[] 相互转换.

代码示例: 获取指定位置的字符

String str = "hello" ;
System.out.println(str.charAt(0)); // 下标从 0 开始

// 执行结果
h

System.out.println(str.charAt(10));

// 执行结果
产生 StringIndexOutOfBoundsException 异常

代码示例: 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

2.字节与字符串

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));

3.总结

那么何时使用 byte[], 何时使用 char[] 呢?

• 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.

6??字符串的常用方法

String类的所有修改操作的内部都是创建一个新的字符串，由于字符串的不可变性，所以无法修改原字符串。

1.字符串比较

上面使用过String类提供的equals()方法，该方法本身是可以进行区分大小写的相等判断。除了这个方法之外，String类还提供有如下的比较操作：

代码示例: 不区分大小写比较

String str1 = "hello" ;
String str2 = "Hello" ;
System.out.println(str1.equals(str2)); // false
System.out.println(str1.equalsIgnoreCase(str2)); // true

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。

代码示例: 观察compareTo()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("杨"));

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

2.字符串查找

从一个完整的字符串之中可以判断指定内容是否存在，对于查找方法有如下定义：

代码示例: 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

该判断形式是从JDK1.5之后开始追加的，在JDK1.5以前要想实现与之类似的功能，就必须借助、indexOf()方法完成。

代码示例: 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

代码示例: 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

3.字符串替换

使用一个指定的新的字符串替换掉已有的字符串数据，可用的方法如下：

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.

4.字符串拆分

可以将一个完整的字符串按照指定的分隔符划分为若干个子字符串。
可用方法如下：

代码示例: 实现字符串的拆分处理

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

代码示例: 字符串的部分拆分

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

拆分是特别常用的操作. 一定要重点掌握. 另外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.
代码示例: 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: 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]);
}

5.字符串截取

从一个完整的字符串之中截取出部分内容。可用方法如下：

代码示例: 观察字符串截取

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.其他方法

代码示例: 观察trim()方法的使用

String str = " hello world " ;
System.out.println("["+str+"]");
System.out.println("["+str.trim()+"]");

trim 会去掉字符串开头和结尾的空白字符(空格, 换行, 制表符等).

代码示例: 大小写转换

String str = " hello%$$%@#$%world 哈哈哈 " ;
System.out.println(str.toUpperCase());
System.out.println(str.toLowerCase());

这两个函数只转换字母。

代码示例: 字符串length()

String str = " hello%$$%@#$%world 哈哈哈 " ;
System.out.println(str.length());

注意：数组长度使用数组名称.length属性，而String中使用的是length()方法

代码示例: 观察isEmpty()方法

System.out.println("hello".isEmpty());
System.out.println("".isEmpty());
System.out.println(new String().isEmpty());

String类并没有提供首字母大写操作，需要自己实现.

代码示例: 首字母大写

public static void main(String[] args) {
    System.out.println(fistUpper("yuisama"));
    System.out.println(fistUpper(""));
    System.out.println(fistUpper("a"));
}
public static String fistUpper(String str) {
    if ("".equals(str)||str==null) {
        return str ;
    }
    if (str.length()>1) {
        return str.substring(0, 1).toUpperCase()+str.substring(1) ;
    }
    return str.toUpperCase() ;
}

7??StringBuffer 和 StringBuilder

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。

为了更好理解String和StringBuffer，看看这两个类的继承结构:

可以发现两个类都是"CharSequence"接口的子类。这个接口描述的是一系列的字符集。所以字符串是字符集的子类，如果以后看见CharSequence，最简单的联想就是字符串。

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。

示例代码：观察StringBuffer使用

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        sb.append("Hello").append("World");
        fun(sb);
        System.out.println(sb);
    }
    public static void fun(StringBuffer temp) {
        temp.append("\n").append("www.bit.com.cn");
    }
}

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。

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

代码示例: 字符串反转

StringBuffer sb = new StringBuffer("helloworld");
System.out.println(sb.reverse());

代码示例: 观察删除操作

StringBuffer sb = new StringBuffer("helloworld");
System.out.println(sb.delete(5, 10));

代码示例: 观察插入操作

StringBuffer sb = new StringBuffer("helloworld");
System.out.println(sb.delete(5, 10).insert(0, "你好"));

面试题：请解释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