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来，进来的Java程序猿，我们认识一下。

我是俗世游子，在外流浪多年的Java程序猿

重新认识String

首先，我们来看个小栗子，保证你看了既陌生又熟悉：

public class St {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("Hello World! ! !");
    }
}

熟悉不，有没有感觉回到了刚刚入门的时刻？

上面，我们输出了一个字符串，在之后的开发生涯中，用String定义的字符串对象也频繁的出现在我们的代码中，比如下面的两种方式，就是我们使用的定义方式：

String s1 = "abc";
String s3 = "abc";

String s2 = new String("abc");

// ----- s1 == s2 true
s2.intern();

这里，我想到了一道常见的面试题：已上面为例

1. s1 == s2 ?
2. s1 == s3 ?
3. s2一共创建了几个对象？

而且，我想让大家想一想，如果让你们来介绍String，会如何介绍呢？

• String 类型不属于Java的8种基本数据类型，类不可被继承

• String是一个不可变对象，API方法返回的其实是一个新的String对象

• 底层通过char类型的数组来存储

好，那么接下来我们就好好的剖析下这个String类型

从源码看String

整体结构

首先，我们来看看String的结构图

我们来看看实现源码：

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

    /** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
    private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;

    public String() {
        this.value = "".value;
    }
    // 其他的构造方法
}

我们可以看到，整个String类被final修饰，我们都知道，被final修饰过的类或者对象

• 不可被继承

我们通过查看其构造方法可以发现，同样被final修饰的char数组存储着我们定义的字符串，看下图也可以看得出字符串的一个存储结构

所以说我们通过chatAt()方法的下标能够得到指定的字符，原因就在于字符串是通过char数组来储存的。

同样的，char数组被final修饰，权限是private，而且没有提供对外设置的方法

• String是一个不可变的对象

但是我们要明白一点，这里的不可变指的是：底层存储char数组在内存中地址引用不可变，但是其本身的内容我们是可以通过一些手段来改变的，比如：反射

如果我们以后也想实现一个不可变的类，就可以参考String来实现

具体方法

我们在看源码的时候，我们要重点看一看作者在实现一些方法时的思路，有什么地方的想法是我们可以借鉴的，好用在我们以后的代码设计中（逼格高）

作为重写方法出现频率最高的两个方法，我们就看String是如何实现的

1. hashCode()

public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && value.length > 0) {
        char val[] = value;

        for (int i = 0; i < value.length; i++) {
            h = 31 * h + val[i];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

为什么在计算的时候，采用的是 31 ？

很简单，我们都知道，计算机的底层数据都是0和1，而31的二进制数值正好是 11111，在计算上可以进行移位操作，效率较高

2. equals()

在Java开发中，我们判断两者是否相等的时候，使用的两种方式

• ==
• equals

而我们在比较字符串的时候会推荐使用equals，下面是String中的实现方式

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        /**如果是当前对象，就直接返回true*/
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        /**判断长度是否相等*/
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            /**循环字符数组进行item的验证*/
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

方法实现上还是比较简单的。对比的char数组每个值是否相等。

如果以后有这样的需求：判断两者是否相等？那么我们就可以参考上面的实现，从底层结构出发，我们就可以通过底层结构快速想到贴合实际的思路。

所以说，看源码重点是学习这种思路

那有人就会问了，既然equals比较的是具体内容，那么==比较的是什么呢？

其实，如果对比项是基本数据类型， 那么对比的就是基本数据类型的值是否相等。比如 5 == 5 = true

还有对比的一点：对比的是内存空间地址是否相等。

这里应该怎么说呢？下面说

3. intern()

/* When the intern method is invoked, if the pool already contains a
* string equal to this {@code String} object as determined by
* the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is
* returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the
* pool and a reference to this {@code String} object is returned.
*/
public native String intern();

简单一点来说，如果定义的字符串在常量池中定义过，并且通过equals()对比相等的话，那么就直接返回字符串在常量池中的内存地址给变量，看下图

从实际案例分析String

回到最初我给大家列出的那个面试题：

String s1 = "abc";
String s3 = "abc";

String s2 = new String("abc");

System.out.println(s1 == s3);   true
System.out.println(s1 == s2);   false

s2 = s2.intern();
System.out.println(s1 == s2);   true

大家亲自尝试下，看看我输出的对不对

s1 == s3

讲解这一点之前，需要先跟大家说明下String字符串在内存空间中的一个存放

String定义的字符串会存放到一个叫做常量池的地方，这个常量池在JDK1.7之后放在了堆空间中。

首先，s1="abc"，会在常量池中开辟一块空间存放字符串abc，然后将abc的引用地址指向s1。

接下来是s3="abc"，这里和之前有区别：如果常量池中存在当前字符串，那么就直接将当前字符串的引用地址再指向定义的对象。如果不存在，就先存放字符串然后再指向引用地址

也就是说，s1和s3虽然定义了两个变量，但是在内存空间中它们指向的地址都是一样的，所以说s1==s3

s1 != s2

s1还是之前的s1

s2是通过new来定义出来的变量，这样在堆空间中会开辟一块新内存，构造方法传入‘abc‘字符串，常量池中的abc字符串的引用地址会先指向堆空间开辟的内存空间，然后new出来的地址再指向s2，这和直接从常量池中引用的地址肯定是不一样的。

所以s1 != s2

但是，如果调用了intern()之后，s2的空间地址会直接指向常量池中字符串的地址，和s1的空间地址就是一样的，所以s1和s2也就相等了

这里也从侧面印证出了==还会对比内存空间中的引用地址是否相等

s2 创建了几个对象

String s2 = new String("abc");

这里就不用多说了吧，看上面的图就知道了，创建了2个对象

可修改字符串

上面我们说到，String是不可变对象，在进行字符串操作时每次都会产生新的对象，这样存在一些缺点：

• 操作效率低下，每次操作生成新的对象，然后变量的引用地址也要跟着变化
• 内存浪费严重

针对这些问题，Java为我们提供了另外两个新的操作字符串的类，

• StringBuffer
• StringBuilder

从功能和API方法上讲，这两个类没有任何区别，都是用来操作字符串的类并且可以多次修改，并不会产生新的对象。

那为什么还会有两个不同的类呢？ 我们通过源码来看下其中的区别

特性

结构

首先，两者都继承自 AbstractStringBuilder

而且，通过查看其父类源码，我们可以发现一点：

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence {
    /**
     * The value is used for character storage.
     */
    char[] value;

    AbstractStringBuilder(int capacity) {
        value = new char[capacity];
    }
}

StringBuffer和StringBuilder在底层存储结构上，和String没有区别，而且，两类同样被final修饰，

• 同样说明了该类不可被继承

唯一不同是：

• 我们可以指定该char数组的初始长度，比如

StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer(20);
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(20);

还有一点：相信我们很多人都这样写过：

/**
无参方法
*/
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();

/**
默认初始值方法
*/
StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer("abc");
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder("abc");

直接看源码，通过构造方法查看两者区别：

• 如果是无参构造方法的话，那么char数组的初始长度为：16
• 如果添加了默认初始值的构造方法的话，那么char数组的初始长度为：当前字符串的长度 + 16

线程安全性

我们抽出其中常用的一个方法来看看：append()

StringBuffer 的 append()

@Override
public synchronized StringBuffer append(String str) {
    toStringCache = null;
    super.append(str);
    return this;
}

StringBuilder 的 append()

@Override
public StringBuilder append(String str) {
    super.append(str);
    return this;
}

通过查看两者的方法，很明显的一个区别：

• StringBuffer 的方法存在 synchronized， 而且如果我们翻一下StringBuffer的源码的话，我们会发现其所有的方法都存在这个关键字

对线程有了解的童鞋都知道这个关键字的意义：同步锁，对应方式是同步方法

• 表示当前方法是线程安全的方法
• 和StringBuilder方法进行对比的话，那么在执行效率上就略低一些

所以说，如果我们在多线程环境下需要对字符串进行操作的话，那么优先推荐采用StringBuffer，其他方面的话，对效率没要求两者都行，否则的话，就推荐采用StringBuilder

关于append()，这里要额外说一点：

我们前面说过，StringBuffer和StringBuilder构造方法是会传递数组的初始长度，那么我们来看看append方法是如何进行长度扩容的（没错，不止ArrayList会扩容）：

public AbstractStringBuilder append(String str) {
    if (str == null)
        return appendNull();
    int len = str.length();
    ensureCapacityInternal(count + len);
    str.getChars(0, len, value, count);
    count += len;
    return this;
}

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
    // overflow-conscious code
    if (minimumCapacity - value.length > 0) {
        value = Arrays.copyOf(value,
                              newCapacity(minimumCapacity));
    }
}

针对数组扩容，很简单的逻辑：

• 判断当前长度和字符串长度相加是否大于最初设定的初始长度
• 如果没有超过，那么赋值就行了
• 如果超过，复制一个新的数组出来，然后在赋值

完结

到这里，我们关于字符串的内容也就完结了，关于具体的API方法，推荐直接查看官方文档：

StringBuffer文档介绍

StringBuilder文档介绍

String文档介绍

Java基础-重新认识字符串

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原文地址：https://blog.51cto.com/14948012/2541114