java基础进阶一：String源码和String常量池

作者：NiceCui

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• 日期：2017-12-15

1. String 介绍，常用方法源码分析

2. String 常量池分析

• 常用方法

equals

trim

replace

concat

split

startsWith 和 endsWith

substring

toUpperCase() 和 toLowerCase()

compareTo

• String 介绍

String类被final所修饰，也就是说String对象是不可变量，并发程序最喜欢不可变量了。String类实现了Serializable, Comparable, CharSequence接口。

从一段代码说起：

public void stringTest(){String a = "a"+"b"+1;String b = "ab1";System.out.println(a == b); }

大家猜一猜结果如何？如果你的结论是true。好吧，再来一段代码：

public void stringTest(){String a = new String("ab1");String b = "ab1";System.out.println(a == b); }

结果如何呢？正确答案是false。

让我们看看经过编译器编译后的代码如何

//第一段代码 public void stringTest() {String a = "ab1";String b = "ab1";System.out.println(a == b); } //第二段代码 public void stringTest() {String a1 = new String("ab1");String b = "ab1";System.out.println(a1 == b); }

也就是说第一段代码经过了编译期优化，原因是编译器发现"a"+"b"+1和"ab1"的效果是一样的，都是不可变量组成。但是为什么他们的内存地址会相同呢？如果你对此还有兴趣，那就一起看看String类的一些重要源码吧。

• 源码

一、 String属性

String类中包含一个不可变的char数组用来存放字符串，一个int型的变量hash用来存放计算后的哈希值。

/** 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;

二、 String构造函数

//不含参数的构造函数，一般没什么用，因为value是不可变量 public String() {this.value = new char[0]; }//参数为String类型 public String(String original) {this.value = original.value;this.hash = original.hash; }//参数为char数组，使用java.utils包中的Arrays类复制 public String(char value[]) {this.value = Arrays.copyOf(value, value.length); }//从bytes数组中的offset位置开始，将长度为length的字节，以charsetName格式编码，拷贝到value public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)throws UnsupportedEncodingException {if (charsetName == null)throw new NullPointerException("charsetName");checkBounds(bytes, offset, length);this.value = StringCoding.decode(charsetName, bytes, offset, length); }//调用public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)构造函数 public String(byte bytes[], String charsetName)throws UnsupportedEncodingException {this(bytes, 0, bytes.length, charsetName); }

三、 String常用方法

1. equals

boolean equals(Object anObject)public boolean equals(Object anObject) {//如果引用的是同一个对象，返回真if (this == anObject) {return true;}//如果不是String类型的数据，返回假if (anObject instanceof String) {String anotherString = (String) anObject;int n = value.length;//如果char数组长度不相等，返回假if (n == anotherString.value.length) {char v1[] = value;char v2[] = anotherString.value;int i = 0;//从后往前单个字符判断，如果有不相等，返回假while (n-- != 0) {if (v1[i] != v2[i])return false;i++;}//每个字符都相等，返回真return true;}}return false; } String e1 = "good"; String e2 = "good everyDay"; e1.equals(e2); // 返回 false

• 1 首先判断是否 引用同一个对象 == 也就是判断 这两个引用的 内存地址是否相同，如果相同 直接返回 true
• 2 会判断是否类型 相同，是否是同一种数据类型
• 3 类型 相同 就会比较 转换成的 字符 数组的长度 是否相同

• 4 从后往前 比较 每一个字符 是否 相同

• 判断顺序 =》 1.内存地址 2.数据类型 3.字符数组长度 4.单个字符比较

2. compareTo

int compareTo(String anotherString)public int compareTo(String anotherString) {//自身对象字符串长度len1int len1 = value.length;//被比较对象字符串长度len2int len2 = anotherString.value.length;//取两个字符串长度的最小值limint lim = Math.min(len1, len2);char v1[] = value;char v2[] = anotherString.value;int k = 0;//从value的第一个字符开始到最小长度lim处为止，如果字符不相等，返回自身（对象不相等处字符-被比较对象不相等字符）while (k < lim) {char c1 = v1[k];char c2 = v2[k];if (c1 != c2) {return c1 - c2;}k++;}//如果前面都相等，则返回（自身长度-被比较对象长度）return len1 - len2; } String co1 = "hello" ; String co2 = "hello"; String co3 = "hello you";System.out.println(co1.compareTo(co2)); // 0 System.out.println(co1.compareTo(co3)); // -4

• 这个方法写的很巧妙，先从0开始判断字符大小。
• 如果两个对象能比较字符的地方比较完了还相等，就直接返回自身长度减被比较对象长度，如果两个字符串长度相等，则返回的是0，巧妙地判断了三种情况。

3.hashCode

int hashCode()public int hashCode() {int h = hash;//如果hash没有被计算过，并且字符串不为空，则进行hashCode计算if (h == 0 && value.length > 0) {char val[] = value;//计算过程//s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]for (int i = 0; i < value.length; i++) {h = 31 * h + val[i];}//hash赋值hash = h;}return h; } String a = "toyou"; char val[] = a.toCharArray(); char c1 = 't'; char c2 = 'a'; int f = c1; int e = c2;System.out.println(e); // 97 a System.out.println(f); // 116 t System.out.println(31*val[0]); // 3596 System.out.println(31*c1); // 3596// hashCode 计算中 因为char 字符可以自动转换成对应的 int 整形

• String类重写了hashCode方法，Object中的hashCode方法是一个Native调用。
• String类的hash采用多项式计算得来，我们完全可以通过不相同的字符串得出同样的hash，所以两个String对象的hashCode相同，并不代表两个String是一样的。
• 同一个String 对象 hashCode 一定相同， 但是 hashCode相同 ，不一定是同一个对象

4.startsWith

boolean startsWith(String prefix,int toffset)public boolean startsWith(String prefix, int toffset) {char ta[] = value;int to = toffset;char pa[] = prefix.value;int po = 0;int pc = prefix.value.length;// Note: toffset might be near -1>>>1.//如果起始地址小于0或者（起始地址+所比较对象长度）大于自身对象长度，返回假if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) {return false;}//从所比较对象的末尾开始比较while (--pc >= 0) {if (ta[to++] != pa[po++]) {return false;}}return true; }public boolean startsWith(String prefix) {return startsWith(prefix, 0); }public boolean endsWith(String suffix) {return startsWith(suffix, value.length - suffix.value.length); } String d = "www.58fxp.com";System.out.println(d.startsWith("www")); // trueSystem.out.println(d.endsWith("com")); // true

• 起始比较和末尾比较都是比较经常用得到的方法，例如在判断一个字符串是不是http协议的，或者初步判断一个文件是不是mp3文件，都可以采用这个方法进行比较。

5.concat

String concat(String str)public String concat(String str) {int otherLen = str.length();//如果被添加的字符串为空，返回对象本身if (otherLen == 0) {return this;}int len = value.length;char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);str.getChars(buf, len);return new String(buf, true); } String cat = "much";String newcat = cat.concat(" yes"); // much yes

• concat方法也是经常用的方法之一，它先判断被添加字符串是否为空来决定要不要创建新的对象。
• 1 如果 拼接的字符 长度为0 直接返回 原字符对象
• 2 拼接的字符 不为空 返回 新的 字符对象
• 判断字符长度 生成新对象

6.replace

String replace(char oldChar,char newChar)public String replace(char oldChar, char newChar) {//新旧值先对比if (oldChar != newChar) {int len = value.length;int i = -1;char[] val = value; /* avoid getfield opcode *///找到旧值最开始出现的位置while (++i < len) {if (val[i] == oldChar) {break;}}//从那个位置开始，直到末尾，用新值代替出现的旧值if (i < len) {char buf[] = new char[len];for (int j = 0; j < i; j++) {buf[j] = val[j];}while (i < len) {char c = val[i];buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;i++;}return new String(buf, true);}}return this; } String r1 = "how do you do";String r2 = r1.replace("do","is"); System.out.println(r2); // how is you is

• 这个方法也有讨巧的地方，例如最开始先找出旧值出现的位置，这样节省了一部分对比的时间。
• replace(String oldStr,String newStr)方法通过正则表达式来判断。

7.trim

String trim()public String trim() {int len = value.length;int st = 0;char[] val = value; /* avoid getfield opcode *///找到字符串前段没有空格的位置while ((st < len) && (val[st] <= ' ')) {st++;}//找到字符串末尾没有空格的位置while ((st < len) && (val[len - 1] <= ' ')) {len--;}//如果前后都没有出现空格，返回字符串本身return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this; } String t1 = " public void "; // 前后各一个空格System.out.println("t1:"+t1.length()); // 13 带空格长度String t2 = t1.trim();System.out.println("t2:"+t2.length()); // 11 去掉空格System.out.println(t2);

8.intern

String intern()public native String intern(); String dd = new String("bb").intern();

• intern方法是Native调用，它的作用是在方法区中的常量池里通过equals方法寻找等值的对象，
• 如果没有找到则在常量池中开辟一片空间存放字符串并返回该对应String的引用，否则直接返回常量池中已存在String对象的引用。
• 可以为new方法创建的 字符对象 也去强制查看常量池 是否已存在

将引言中第二段代码

//String a = new String("ab1"); //改为 String a = new String("ab1").intern();

• 则结果为为真，原因在于a所指向的地址来自于常量池，而b所指向的字符串常量默认会调用这个方法，所以a和b都指向了同一个地址空间。

int hash32()private transient int hash32 = 0; int hash32() {int h = hash32;if (0 == h) {// harmless data race on hash32 here.h = sun.misc.Hashing.murmur3_32(HASHING_SEED, value, 0, value.length);// ensure result is not zero to avoid recalcingh = (0 != h) ? h : 1;hash32 = h;}return h; }

• 在JDK1.7中，Hash相关集合类在String类作key的情况下，不再使用hashCode方式离散数据，而是采用hash32方法。
• 这个方法默认使用系统当前时间，String类地址，System类地址等作为因子计算得到hash种子，通过hash种子在经过hash得到32位的int型数值。

public int length() {return value.length; } public String toString() {return this; } public boolean isEmpty() {return value.length == 0; } public char charAt(int index) {if ((index < 0) || (index >= value.length)) {throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);}return value[index]; }

以上是一些简单的常用方法。

总结

• String对象是不可变类型，返回类型为String的String方法每次返回的都是新的String对象，除了某些方法的某些特定条件返回自身。

• String对象的三种比较方式：

• ==内存比较：直接对比两个引用所指向的内存值，精确简洁直接明了。

• equals字符串值比较：比较两个引用所指对象字面值是否相等。

• hashCode字符串数值化比较：将字符串数值化。两个引用的hashCode相同，不保证内存一定相同，不保证字面值一定相同。

字符串常量池的设计思想

一.字符串常量池设计初衷

每个字符串都是一个String对象，系统开发中将会频繁使用字符串，如果像其他对像那样创建销毁将极大影响程序的性能。

• JVM为了提高性能和减少内存开销，在实例化字符串的时候进行了优化

为字符串开辟了一个字符串常量池，类似于缓存区

创建字符串常量时，首先判断字符串常量池是否存在该字符串

存在该字符串返回引用实例，不存在，实例化字符串，放入池中

• 实现基础

实现该优化的基础是每个字符串常量都是final修饰的常量，不用担心常量池存在数据冲突

运行时实例创建的全局字符串常量池中有一个表，总是为池中每个唯一的字符串对象维护一个引用,这就意味着它们一直引用着字符串常量池中的对象，所以，在常量池中的这些字符串不会被垃圾收集器回收

堆、栈、方法区

了解字符串常量池，首先看一下 堆栈方法区

• 堆

存储的是对象，每个对象都包含一个与之对应的class

JVM只存在一个堆区，被所有线程共享，堆中不存在基本类型和对象引用，只存在对象本身

对象由垃圾回收器负责回收，因此大小和生命周期不需要确定

• 栈

每个线程都包含一个栈区，栈区只存放基础数据类型对象和自定义对象引用

每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的

栈分为三个部分，基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区（存放操作指令）

数据大小和生命周期是可以确定的，当没有引用指向这个数据时，这个数据就会消失

• 方法区

静态区，跟堆一样，被所有的线程共享

方法区包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class、static变量；

字符串常量池

字符串常量池存在于方法区

代码：堆栈方法区存储字符串

String str1 = “abc”; String str2 = “abc”; String str3 = “abc”; String str4 = new String(“abc”); String str5 = new String(“abc”);

面试题

• String str4 = new String(“abc”) 创建多少个对象？

拆分： str4 = 、 new String（）、"abc"

通过new 可以创建一个新的对象，new 方法创建实例化对象不会去常量池寻找是否已存在，只要new 都会实例化一个新的对象出来

"abc"每个字符串 都是一个String 对象，如果常量池中没有则会创建一个新对象放入常量池，否则返回对象引用

将对象地址赋值给str4,创建一个引用

所以，常量池中没有“abc”字面量则创建两个对象，否则创建一个对象，以及创建一个引用

• String str1 = new String("A"+"B") ; 会创建多少个对象? String str2 = new String("ABC") + "ABC" ; 会创建多少个对象?

转载于:https://www.cnblogs.com/NiceCui/p/8046564.html

总结

以上是生活随笔为你收集整理的java基础进阶一：String源码和String常量池的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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