深入了解Java-String

  Seves

    一、String类简介

    Java是一门面向对象编程语言,除了8个基本类型外,其他都属于类,而String就是java提供来创建和操作字符串的类,本文主要分析String的构造原理和使用方式,以下为String类的源码截取图
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    从上图我们可以看出,String首先是一个final类,并且是实现了Serializable的,说明String对象一旦创建不可修改并且它是支持序列化的。其次我们对类成员分析,它的Value为一个char[],这也略微揭开了一截String神秘的面纱,我们可以通过猜想String的提供的许多方法是通过是操作的它的value(char[])来完成的,接着往下看它有一个hash值,往下翻源码可以看到它重新了Object的equals()和hashCode()方法,每一个String value都有一个当前唯一的hash值。

    二、深入了解String构造方式

    平常我们构造一个String变量主要有两种方式,第一种为String str="test"字面量赋值的方式,第二种主要通过String提供的众多构造方法通过类似Sting str = new String(“test”)去构造。这两种方式都在我们编码时经常使用,但你真的对这两种方式了解吗?你的使用方式对吗?下面笔者将从jvm角度对这两种方式做个分析。

    1.字面量赋值方式

    在我们创建String str=“test"时,实际上程序将会在常量池(属于jvm方法区Method Area)中检查是否有"test”,如果已经有了将会直接返回引用,否则将会创建一个"test"返回引用,此时对象是在常量池中创建的,例如String str1 = “Java-String”,String str2 =“Java-String”, System.out.print(str1==str2)将会输出true,因为他们的地址相同。

    2.new String()的方式

    在我们创建Sting str = new String(“test”)时,程序将会从常量池中查找看有没有"test",如果有直接在堆(jvm Heap)中创建"test"对象,然后将这个对象的地址返回给str;如果不存在将会在常量池中先创建"test",然后在堆中创建一个"test"的对象,将这个对象返回给str。注意的是通过这种方式构造的时候每次都在堆中要创建一个对象,而且是返回的是堆中对象的地址,所以例如 String str1= new String(“test”);String str2= new String(“test”),这时的str1!=str2是因为它们在堆中指向不通的地址。

    三、关于String.intern()方法

    Java不要求常量一定是要在编译时产生,运行时也可能将新的常量放入常量池中,这便是jvm运行时常量池(属于jvm方法区Method Area)的一个重要特性动态性,String.intern()方法便达到了这一种效果,下面附上JDK1.8 中String.intern()的说明:
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    笔者将通过下面的测试来分析intern()方法

    1.测试1

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    此程序运行结果是true,false为什么呢?原因为从上面的api文档可知intern()如果常量池中存在"intern"那么则会返回常量池中的对象,所以str1是常量池中的"intern",而str2通过上述的字面量赋值分析可知他会从常量池中查找,如果有则返回常量池中的对象,所以第一个结果为true,而第二个结果同样通过上面分析可知str3返回是堆中的对象,它们存储位置不同,所以为false.

    2.测试2
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    此程序运行结果为true,为什么呢?原因为执行第一行后str1的value为"intern";此时常量池中只有"in"和"tern",因为+操作是在运行时操作的,所以常量池中没有"intern",当执行intern()方法后copy了此对象到常量池中,当str2创建是发现常量池中有"intern"就把此引用返回,所以实际返回的Str1的地址,所以结果为true.

    三、String、StringBuilder和StringBuffer

    1.三者的区别

    String test =“test”

    test +=1;

    此段代码我们在开发中经常写出这样的代码,但你会不会有这样的疑问——String不是final类,一旦创建不可改变,但为什么我们改变了?实际上jvm解析这段代码的是时候,会构造一个test对象。赋值"test",然后执行第二行代码时,会创建一个新的对象去做+操作,然后回收原先的对象。

    而StringBuilder和StringBuffer是字符串变量,是可改变对象,我们可以对一个对象操作,这样会减少创建对象和回收对象的开销。StringBuilder和StringBuffer的区别时,StringBuffer在一些方法上加上了同步来保证线程安全,所以适合多线程操作字符串缓冲区

    2.+操作一定会比StringBuilder慢吗?

    其实不然,一些在编译期确定的操作+操作将会比StringBuilder快,例如String str3= “hello”+"world"或者final String str4 =“world” ,String str5= “hello”+str4这样的操作在编译时就能确定,所以它很快就能完成。

    3.concat操作

    concat操作很快,但是为什么快呢,请看如下截取的源码:

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    通过源码我们可以发现,当他操作的时候实际操作的char[],通过数组的拷贝来拼接当然效率很高,并且在拼接字符串不多的时候他要比StringBuilder还快。

    4.是不是一定要将+操作改为StringBuild.append()操作吗?

    其实在编译器编译为class的时候已经帮我们做了优化,一些+操作会自动帮我们转成StringBuilder.append()操作,但是如果发生从方法中得到返回值例如+get()+或者StringBuilder.appent(get())时编译将不会优化,会保持+操作,包括直接通过StringBuilder.appent(get())操作也会转成+操作,我们可以通过javap 或者用第三方插件去看class字节码,本文将附带一下测试结果,如下图(使用idea打开的class)

    源码:
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    编译后的字节码:
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    手在键盘敲很轻,我写的代码很小心。
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