前言
前阵子和同事在吃饭时聊起Java的String，觉得自己之前的笔记写的略显零散。故此又重新整理了一下。
String在Java中算是一个有意思的类型，是final类型，因此不可以继承这个类、不能修改这个类。
两个小问题
我们先来看一段代码：
String s = "Hello";
s = s + " world!";
试问：这两行代码执行后，原始的 String 对象中的内容到底变了没有？
答案是没有。因为 String 被设计成不可变(immutable)类，所以它的所有对象都是不可变对象。在 这段代码中，s 原先指向一个 String 对象，内容是 "Hello"，然后我们对 s 进行了+操作。这时，s 不指向原来那个对象了， 而指向了另一个 String 对象，内容为"Hello world!"，原来那个对象还存在于内存之中，只 是 s 这个引用变量不再指向它了。
通过上面的说明，我们很容易导出另一个结论，如果经常对字符串进行各种各样的修改，或 者说，不可预见的修改，那么使用 String 来代表字符串的话会引起很大的内存开销。因为 String 对象建立之后不能再改变，所以对于每一个不同的字符串，都需要一个 String 对象来 表示。这时，应该考虑使用 StringBuffer类，它允许修改，而不是每个不同的字符串都要生 成一个新的对象。并且，这两种类的对象转换十分容易。
同时，我们还可以知道，如果要使用内容相同的字符串，不必每次都 new 一个 String。例 如我们要在构造器中对一个名叫 s 的 String 引用变量进行初始化，把它设置为初始值，应当这样做：
public class Demo {
private String s;
...
public Demo {
s = "Initial Value";
}
...
//而非 s = new String("Initial Value");
}
前者每次都会调用构造器，生成新对象，性能低下且内存开销大，并且没有意义，因为 String 对象不可改变，所以对于内容相同的字符串，只要一个 String 对象来表示就可以了。也就 说，多次调用上面的构造器创建多个对象，他们的 String 类型属性 s 都指向同一个对象。 上面的结论还基于这样一个事实：对于字符串常量，如果内容相同，Java 认为它们代表同 一个 String 对象。而用关键字 new 调用构造器，总是会创建一个新的对象，无论内容是否 相同。
再请大家看一段代码：
String s = new String("xyz");
问题：创建了几个 String Object?二者之间有什么区别？
一个或两个 。
- ”xyz”对应一个对象，这个对象放在字符串常量池，常量”xyz”不管出现多少遍，都是缓冲区中的那一个。New String 每写一遍，就创建一个新的对象在堆上。
- 如果以前就用过’xyz’，这句代表就不会 创建”xyz”自己了，直接从字符串常量池拿。
常量池
在Java中，其实有很多常量池相关的概念：
常量池表（constant_pool table）
- Class文件中存储所有常量（包括字符串）的table
- 这是Class文件中的内容，还不是运行时的内容，不要理解它是个池子，其实就是Class文件中的字节码指令
运行时常量池（Runtime Constant Pool）
- JVM内存中方法区的一部分，这是运行时的内容
- 这部分内容（绝大部分）是随着JVM运行时候，从常量池转化而来，每个Class对应一个运行时常量池
- 前面说的绝大部分是因为：除了 Class中常量池内容，还可能包括动态生成并加入这里的内容
字符串常量池（String Pool）
- 这部分也在方法区中，但与Runtime Constant Pool不是一个概念，String Pool是JVM实例全局共享的，全局只有一个
- JVM规范要求进入这里的String实例叫“被驻留的interned string”，各个JVM可以有不同的实现，HotSpot是设置了一个哈希表StringTable来引用堆中的字符串实例，被引用就是被驻留。
类似这种常量池的思想即涉及到了一个设计模式——享元模式。顾名思义，共享元素。
也就是说：一个系统中如果有多处用到了相同的一个元素，那么我们应该只存储一份此元素，而让所有地方都引用这一个元素
不可变的String
那么为什么要不可变呢？
- 主要是为了安全与效率。
安全
String被许多的Java类库用来当做参数。例：
- URL、IP
- 文件路径path
- 反射机制所需要的String参数
- 等等...
假若String不是固定不变的,将会引起各种安全隐患。
效率
在前面提到过常量池的享元模式。这样在拷贝或者创建内容相同对象时，就不必复制对象本身，而是只要引用它即可。这样的开销比起copy object是天差地别的。另外，也就只有不可变对象才能使用常量池，因为可以保证引用同一常量值的多个变量不产生相互影响。
同样也是由于String对象的不可变特性，所以String对象可以自身缓存HashCode。Java中String对象的哈希码被频繁地使用, 比如在hashMap 等容器中。字符串不变性保证了hash码的唯一性,因此可以放心地进行缓存。这也是一种性能优化手段，意味着不必每次都去计算新的哈希码：
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0
其他
String 和 StringBuffer
JAVA 平台提供了两个类：String 和 StringBuffer，它们可以储存和操作字符串，即包含多个字符的字符数据。这个 String 类提供了数值不可改变的字符串。而这个 StringBuffer 类提供 的字符串进行修改。当你知道字符数据要改变的时候你就可以使用 StringBuffer。典型地， 你可以使用 StringBuffers 来动态构造字符数据。另外，String 实现了 equals 方法，new String(“abc”).equals(newString(“abc”)的结果为true,而StringBuffer没有实现equals方法， 所以，new StringBuffer(“abc”).equals(newStringBuffer(“abc”)的结果为 false。
接着要举一个具体的例子来说明，我们要把1到100的所有数字拼起来，组成一个串。
StringBuffer sbf = new StringBuffer();
for(int i=0;i<100;i++){
sbf.append(i);
}
上面的代码效率很高，因为只创建了一个 StringBuffer 对象，而下面的代码效率很低，因为 创建了101个对象。
String str = new String();
for(int i=0;i<100;i++) {
str = str + i;
}
在讲两者区别时，应把循环的次数搞成10000，然后用 endTime-beginTime 来比较两者执 行的时间差异。
String 覆盖了 equals 方法和 hashCode 方法，而 StringBuffer没有覆盖 equals 方法和 hashCode 方法，所以，将 StringBuffer对象存储进 Java集合类中时会出现问题。
StringBuilder与 StringBuffer
StringBuilder不是线程安全的，但是单线程中中的性能比StringBuffer高。
Demo Code
String对象创建方式
String str1 = "abcd";
String str2 = new String("abcd");
System.out.println(str1==str2);//false
这两种不同的创建方法是有差别的：
- 第一种方式是在常量池中拿对象
- 第二种方式是直接在堆内存空间创建一个新的对象。只要使用new方法，便会创建新的对象
连接表达式 +
- 只有使用引号包含文本的方式创建的String对象之间使用“+”连接产生的新对象才会被加入字符串池中。
- 对于所有包含new方式新建对象（包括null）的“+”连接表达式，它所产生的新对象都不会被加入字符串池中。
String str1 = "str";
String str2 = "ing";
String str3 = "str" + "ing";
String str4 = str1 + str2;
System.out.println(str3 == str4);//false
String str5 = "string";
System.out.println(str3 == str5);//true
连接表达式demo1
public static final String str1 = "ab";
public static final String str2 = "cd";
public static void main(String[] args) {
String s = str1 + str2; // 将两个常量用+连接对s进行初始化
String t = "abcd";
if (s == t) {
System.out.println("s等于t，它们是同一个对象");
} else {
System.out.println("s不等于t，它们不是同一个对象");
}
}
- s等于t，它们是同一个对象
- A和B都是常量，值是固定的，因此s的值也是固定的，它在类被编译时就已经确定了。也就是说：String s=A+B; 等同于：String s="ab"+"cd";
连接表达式demo2
public static final String str1;
public static final String str2;
static {
str1 = "ab";
str2 = "cd";
}
public static void main(String[] args) {
// 将两个常量用+连接对s进行初始化
String s = str1 + str2;
String t = "abcd";
if (s == t) {
System.out.println("s等于t，它们是同一个对象");
} else {
System.out.println("s不等于t，它们不是同一个对象");
}
}
- s不等于t，它们不是同一个对象
- A和B虽然被定义为常量，但是它们都没有马上被赋值。在运算出s的值之前，他们何时被赋值，以及被赋予什么样的值，都是个变数。因此A和B在被赋值之前，性质类似于一个变量。那么s就不能在编译期被确定，而只能在运行时被创建了。
intern方法
运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，也就是并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用比较多的就是String类的intern()方法。
String的intern()方法会查找在常量池中是否存在一份equal相等的字符串,如果有则返回该字符串的引用,如果没有则添加自己的字符串进入常量池。
public static void main(String[] args) {
String s1 = new String("计算机");
String s2 = s1.intern();
String s3 = "计算机";
System.out.println("s1 == s2? " + (s1 == s2));
System.out.println("s3 == s2? " + (s3 == s2));
}
//s1 == s2? false
//s3 == s2? true
一个较为丰富的demo
public class Test {
public static void main(String[] args) {
String hello = "Hello", lo = "lo";
System.out.println((hello == "Hello") + " ");
System.out.println((Other.hello == hello) + " ");
System.out.println((other.Other.hello == hello) + " ");
System.out.println((hello == ("Hel" + "lo")) + " ");
System.out.println((hello == ("Hel" + lo)) + " ");
System.out.println(hello == ("Hel" + lo).intern());
}
}
class Other {
static String hello = "Hello";
}
package other;
public class Other {
public static String hello = "Hello";
}
//true true true true false true
- 在同包同类下,引用自同一String对象
- 在同包不同类下,引用自同一String对象
- 在不同包不同类下,依然引用自同一String对象
- 在编译成.class时能够识别为同一字符串的,自动优化成常量,引用自同一String对象
- 在运行时创建的字符串具有独立的内存地址,所以不引用自同一String对象
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