Java中关于String的全面解析

前言

基于字符串String在java中的地位,关于String的常识性知识就不多做介绍了,我们先来看一段代码

public class Test {
public static void main(String[] args) {
String a = "abc";
String b = "abc";
String c = new String("abc");
System.out.println(a==b);
System.out.println(a.equals(b));
System.out.println(a==c);
System.out.println(a.equals(c));
}
}

那么上段代码的结果是什么呢?答案是:true true false true,有初学java的朋友肯定会纳闷,a==c为什么会是false呢?equals判断的为什么都是true呢?

根据这些问题,我们就通过对String的解读来一步一步的了解。

为什么a==c的结果是false

明白这个问题需要对JVM的内存结构有一定的了解,说是了解也不需要太多,能够get到下图的知识点就行了。

ps:本文中所有的图示均是为了方便理解,画出来的大致样子,如果想要了解的更加清楚,请自行研究虚拟机原理。

java语法设计的时候针对String,提供了两种创建方式和一种特殊的存储机制(String intern pool )。

两种创建字符串对象的方式:

1.字面值的方式赋值

2.new关键字新建一个字符串对象

这两种方法在性能和内存占用方面存在这差异

String Pool串池:是在内存堆中专门划分一块空间,用来保存所有String对象数据,当构造一个新字符串String对象时(通过字面量赋值的方法),Java编译机制会优先在这个池子里查找是否已经存在能满足需要的String对象,如果有的话就直接返回该对象的地址引用(没有的话就正常的构造一个新对象,丢进去存起来),这样下次再使用同一个String的时候,就可以直接从串池中取,不需要再次创建对象,也就避免了很多不必要的空间开销。

根据以上的概念,我们再来看前言中的代码,当JVM执行到String a = "abc";的时候,会先看常量池里有没有字符串刚好是“abc”这个对象,如果没有,在常量池里创建初始化该对象,并把引用指向它,如下图。

当执行到String b = "abc";时,发现常量池已经有了abc这个值,于是不再在常量池中创建这个对象,而是把引用直接指向了该对象,如下图:

继续执行到 String c = new String("abc");这时候我们加了一个new关键字,这个关键字呢就是告诉JVM,你直接在堆内存里给我开辟一块新的内存,如下图所示:

这时候我们执行四个打印语句,我们需要知道==比较的是地址,equals比较的是内容(String中的重写过了),abc三个变量的内容完全一样,因此equals的结果都是true,ab是一个同一个对象,因此地址一样,a和c很显然不是同一个对象,那么此时为false也是很好理解的。

String相关源码

在本文中只有String的部分源码,毕竟String的源码有3000多行,全部来写进来不那么现实,我们挑一些比较有意思的代码来做一定的分析说明。

属性

我们先来看一下String都有哪些成员变量,比较关键的属性有两个,如下:

public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
char数组
private final char value[];
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0

从源码中我们能够看到,在String类中声明了一个char[]数组,变量名value,声明了一个int类型的变量hash(该String对象的哈希值的缓存)。也就是说java中的String类其实就是对char数组的封装。

构造方法

接下来我们通过一句代码来了解一下字符串创建的过程,String c = new String("abc");我们知道使用new关键字就会使用到构造方法,所以如下。

public String(String original) {
this.value = original.value;
this.hash = original.hash;
}

构造方法中的代码非常简单,把传进来的字符串的value值,也就是char数组赋值给当前对象,hash同样处理,那么问题来了WTF original?

在这里需要注意的是java中的一个机制,在Java中,当值被双引号引起来(如本示例中的"abc"),JVM会去先检查看一看常量池里有没有abc这个对象,如果没有,把abc初始化为对象放入常量池,如果有,直接返回常量池内容。所以也就是说在没有“abc”的基础上,执行代码会在串池中创建一个abc,也会在堆内存中再new出来一个。最终的结果如下图:

那么这时候如果再有一个String c2 = new String("abc");呢?如图

关于这一点我们通过IDEA的debug功能也能够看到,你会发现,c和c2其中的char数组的地址是相同的。足以说明在创建c和c2的时候使用的是同一个数组。

equals方法

public boolean equals(Object anObject) {
//如果两个对象是同一个引用,那么直接返回true
if (this == anObject) {
return true;
}
/*
1.判断传入的对象是不是String类型
2.判断两个对象的char数组长度是否一致
3.循环判断char数组中的每一个值是否相等
以上条件均满足才会返回true
*/
if (anObject instanceof String) {
String anotherString = (String)anObject;
int n = value.length;
if (n == anotherString.value.length) {
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int i = 0;
while (n-- != 0) {
if (v1[i] != v2[i])
return false;
i++;
}
return true;
}
}
return false;
}

为什么String不可变?

串池需要

为什么说是串池需要呢?在开篇的时候我们提到过,串池中的字符串会被多个变量引用,这样的机制让字符串对象得到了复用,避免了很多不必要的内存消耗。

那么大家试想一下,如果String对象本身允许二次修改的话,我有一个字符串“abc”同时被100个变量引用,其中一个引用修改了String对象,那么将会影响到其他99个引用该对象的变量,这样会对其他变量造成不可控的影响。

不可变性的优点

安全性

字符串不可变安全性的考虑处于两个方面,数据安全和线程安全。

数据安全,大家可以回忆一下,我们都在哪些地方大量的使用了字符串?网络数据传输,文件IO等,也就是说当我们在传参的时候,使用不可变类不需要去考虑谁可能会修改其内部的值,如果使用可变类的话,可能需要每次记得重新拷贝出里面的值,性能会有一定的损失。

线程安全,因为字符串是不可变的,所以是多线程安全的,同一个字符串实例可以被多个线程共享,这样便不用因为线程安全问题而使用同步。

性能效率

关于性能效率一方面是复用,另一方面呢需要从hash值的缓存方向来说起了。

String的Hash值在很多的地方都会被使用到,如果保证了String的不可变性,也就能够保证Hash值始终也是不可变的,这样就不需要在每次使用的时候重新计算hash值了。

String不可变性是如何实现的?

通过对属性私有化,final修饰,同时没有提供公开的get set方法以及其他的能够修改属性的方法,保证了在创建之后不会被从外部修改。

同时不能忘了,String也是被final修饰的,在之前的文章中我们提到过,final修饰类的结果是String类没有子类。

那么String真的不能改变吗?不是,通过反射我们可以,代码如下:

String c = new String("abc");
System.out.println(c);
//获取String类中的value字段
Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value");
//改变value属性的访问权限
valueFieldOfString.setAccessible(true);
//获取s对象上的value属性的值
char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(c);
//改变value所引用的数组中的第5个字符
value[1] = '_';
System.out.println(c);

执行的结果是

abc
a_c

也就是说我们改变了字符串对象的值,有什么意义呢?没什么意义,我们从来不会这么做。

其他问题

不是特别需要请不要使用new关键字创建字符串
从前文我们知道使用new关键字创建String的时候,即便串池中存在相同String,仍然会再次在堆内存中创建对象,会浪费内存,另一方面对象的创建相较于从串池中取效率也更低下。

String StringBuffer StringBuilder的区别

关于三者的区别,在面试题中经常的出现,String对象不可变,因此在进行任何内容上的修改时都会创建新的字符串对象,一旦修改操作太多就会造成大量的资源浪费。

StringBuffer和StringBuilder在进行字符串拼接的时候不会创建新的对象,而是在原对象上修改,不同之处在于StringBuffer线程安全,StringBuilder线程不安全。所以在进行字符串拼接的时候推荐使用StringBuffer或者StringBuilder。

(0)

相关推荐

  • 关于java String中intern的深入讲解

    序 本文主要研究一下java String的intern String.intern() java.base/java/lang/String.java public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence, Constable, ConstantDesc { //...... /** * Returns a canonical representation for

  • java substring 截取字符串的方法

    substring(参数)是java截取字符串的一个方法. 它有两种传参的方式: 第一种:public String substring(int beginIndex) 返回一个新的字符串,它是此字符串的一个子字符串,该字符串从指定索引出的字符开始,到此字符串末尾结束. 第二种:public String substring(int beginIndex,int endIndex) 同样返回一个新的字符串,该字符串从指定的beginIndex索引处开始,到指定的endIndex索引值结束. 不包

  • Java String字符串和Unicode字符相互转换代码详解

    网上大部分有关"Java String字符串和Unicode字符相互转换代码"的博文几乎都仅是将全为Unicode字符的字符串进行转换,而我们日常很可能需要的是将混有普通字符的Unicode一并转换(例如"\u0061\u0062\u0063(123)",我们希望转换成"abc(123)",而实际上网上的通用方法并不符合该需求,运行即报错),普通字符跳过而Unicode字符要进行转换,在进行字符串的查找替换截取什么的使用正则表达式往往是个很好的选

  • 浅谈java String不可变的好处

    一.java内部String类的实现: java 8: public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { /** The value is used for character storage. */ private final char value[]; } java 9 及之后:(使用coder标识了编码) public final class Stri

  • Java中关于String的全面解析

    前言 基于字符串String在java中的地位,关于String的常识性知识就不多做介绍了,我们先来看一段代码 public class Test { public static void main(String[] args) { String a = "abc"; String b = "abc"; String c = new String("abc"); System.out.println(a==b); System.out.print

  • Java中关于String StringBuffer StringBuilder特性深度解析

    1.String String类:字符串是常量,使用一对""引起来表示.他们的值在创建之后不能修改. 1.String声明为final的,不可被继承 2.String实现了Serializable接口,表示字符串时支持序列化的. 实现了Comparable接口:表示String可以比较大小 3.String内部定义了final char[] value用于存储字符串数据 4.String:代表不可变的字符序列.简称:不可变性 体现: 1.当对字符串重新赋值时,需要重写指定内存区域赋值,

  • Java中使用开源库JSoup解析HTML文件实例

    HTML是WEB的核心,互联网中你看到的所有页面都是HTML,不管它们是由JavaScript,JSP,PHP,ASP或者是别的什么WEB技术动态生成的.你的浏览器会去解析HTML并替你去渲染它们.不过如果你需要自己在Java程序中解析HTML文档并查找某些元素,标签,属性或者检查某个特定的元素是否存在的话,那又该如何呢?如果你已经使用Java编程多年了,我相信你肯定试过去解析XML,也使用过类似DOM或者SAX这样的解析器,不过很有可能你从未进行过任何的HTML解析的工作.更讽刺的是,在Jav

  • Java中的static关键字全面解析

    static关键字是很多朋友在编写代码和阅读代码时碰到的比较难以理解的一个关键字,也是各大公司的面试官喜欢在面试时问到的知识点之一.下面就先讲述一下static关键字的用法和平常容易误解的地方,最后列举了一些面试笔试中常见的关于static的考题.以下是本文的目录大纲: 一.static关键字的用途 二.static关键字的误区 三.常见的笔试面试题 若有不正之处,希望谅解并欢迎批评指正. 请尊重作者劳动成果,转载请标明原文链接: http://www.cnblogs.com/dolphin05

  • 关于java中@Async异步调用详细解析附代码

    目录 前言 1. @Async讲解 2. 用法 2.1 同步调用 2.2 异步调用 3. 自定义线程池 前言 异步调用与同步调用 同步调用:顺序执行,通过调用返回结果再次执行下一个调用 异步调用:通过调用,无需等待返回结果,执行下一个调用 1. @Async讲解 其@Async的注解代码如下: @Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD}) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Documented public

  • Java 中的 String对象为什么是不可变的

    什么是不可变对象? String对象是不可变的,但这仅意味着你无法通过调用它的公有方法来改变它的值. 众所周知, 在Java中, String类是不可变的.那么到底什么是不可变的对象呢? 可以这样认为:如果一个对象,在它创建完成之后,不能再改变它的状态,那么这个对象就是不可变的.不能改变状态的意思是,不能改变对象内的成员变量,包括基本数据类型的值不能改变,引用类型的变量不能指向其他的对象,引用类型指向的对象的状态也不能改变. 区分对象和对象的引用 对于Java初学者, 对于String是不可变对

  • Java中迭代器Iterator的使用解析

    什么是迭代器 在Java中,有很多的数据容器,对于这些的操作有很多的共性.Java采用了迭代器来为各种容器提供了公共的操作接口.这样使得对容器的遍历操作与其具体的底层实现相隔离,达到解耦的效果. 在Iterator接口中定义了三个方法: Java集合类中Map接口下的相关类并没有像Collection接口的相关类一样实现get()方法,因此在要实现遍历输出的场景中没法直接用get()方法来取得对象中的数据,但Java本身提供了另一种遍历数据的方法,即用Iterator迭代器,虽然Iterator

  • 深入了解java中的string对象

    这里来对Java中的String对象做一个稍微深入的了解. Java对象实现的演进 String对象是Java中使用最频繁的对象之一,所以Java开发者们也在不断地对String对象的实现进行优化,以便提升String对象的性能. Java6以及之前版本中String对象的属性 在Java6以及之前版本中,String对象是对char数组进行了封装实现的对象,其主要有4个成员成员变量,分别是char数组.偏移量offset.字符数量count和哈希值hash.String对象是通过offset和

  • 将java中的 string 类型转成 数组案例

    这个要看你的具体需求了.如果是有分隔符的那种例如"a,b,c";就直接分割就行了. String string = "a,b,c"; String [] stringArr= string.split(","); //注意分隔符是需要转译滴... 如果是"abc"这种字符串,就直接 String string = "abc" ; char [] stringArr = string.toCharArray(

  • 分析Java中为什么String不可变

    常量池 Java中我们创建String对象有两种基本方法. String str1 = "zxhtom"; String str2 = new String("zxhtom"); 上面两种方式我们创建了两个String变量 . 但是第一种通过双引号创建的zxhtom这个对象我们称之为常量 . 在JVM中是存储在一块叫[常量池]中的.而第二种str2是我们称之为普通变量.new一次就在JVM中开辟一块内存. [常量池]的作用就是复用,当同样的内容再次被通过常量方式创建

随机推荐