面試中常常會遇到這樣的問題：1、你瞭解String類嗎？2、String，StringBuilder和StringBuffer適合在什麼樣的場景下使用?
1、String類
首先看一下String的源碼
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 | public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence{ /** The value is used for character storage. */ private final char value[]; /** The offset is the first index of the storage that is used. */ private final int offset; /** The count is the number of characters in the String. */ private final int count; /** 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; ......} |
1）打開String源碼們會發現這個類是final類，說明這個類不能被繼承，其中的成員默認也是final修飾的。在之前的JVM實現版本中，被final修飾的方法會被轉爲內嵌調用以便提升效率。但是從JDK5/6之後，就拋棄了這種方式。因此現在不需要考慮通過final修飾來提高方法的調用效率。一般情況下，如果想要某個方法不被覆蓋或者重載的情況下使用final修飾。
2）String採用immutable 設計模式，因此對象是最終的，不可被改變(在JDK的標準下是這樣，當繞過JDK標準時，採用反射的方式就可以改變)。
Q：爲什麼將其設爲不可變的，有什麼好處？(瞭解)
a.字符串常量池的需要
字符串常量池(String pool, String intern pool, String保留池) 是Java堆內存中一個特殊的存儲區域, 當創建一個String對象時,假如此字符串值已經存在於常量池中,則不會創建一個新的對象,而是引用已經存在的對象。
如下面的代碼所示,將會在堆內存中只創建一個實際String對象.
- String s1 = "abcd";
- String s2 = "abcd";
b.允許String對象緩存HashCode
Java中String對象的哈希碼被頻繁地使用, 比如在hashMap 等容器中。
字符串不變性保證了hash碼的唯一性,因此可以放心地進行緩存.這也是一種性能優化手段,意味着不必每次都去計算新的哈希碼. 在String類的定義中有如下代碼:
- private int hash;//用來緩存HashCode
String被許多的Java類(庫)用來當做參數,例如 網絡連接地址URL,文件路徑path,還有反射機制所需要的String參數等, 假若String不是固定不變的,將會引起各種安全隱患。
假如有如下的代碼:
- boolean connect(string s){
- if (!isSecure(s)) {
- throw new SecurityException();
- }
- // 如果在其他地方可以修改String,那麼此處就會引起各種預料不到的問題/錯誤
- causeProblem(s);
- }
3）上面列舉出了String類中所有的成員屬性，從上面可以看出String類其實是通過char數組來保存字符串的。
下面再繼續看String類的一些方法實現：
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從上面的三個方法可以看出，無論是sub操、concat還是replace操作都不是在原有的字符串上進行的，而是重新生成了一個新的字符串對象。也就是說進行這些操作後，最原始的字符串並沒有被改變。
在這裏要永遠記住一點：
“對String對象的任何改變都不影響到原對象，相關的任何change操作都會生成新的對象”。
在瞭解了於String類基礎的知識後，下面來看一些在平常使用中容易忽略和混淆的地方。
String str="hello world"和String str=new String("hello world")的區別
想必大家對上面2個語句都不陌生，在平時寫代碼的過程中也經常遇到，那麼它們到底有什麼區別和聯繫呢？下面先看幾個例子：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | public class Main { public static void main(String[] args) { String str1 = "hello world"; String str2 = new String("hello world"); String str3 = "hello world"; String str4 = new String("hello world"); System.out.println(str1==str2); System.out.println(str1==str3); System.out.println(str2==str4); }} |
false
true
false
爲什麼會出現這樣的結果？下面解釋一下原因：
在前面一篇講解關於JVM內存機制的一篇博文中提到 ，在class文件中有一部分 來存儲編譯期間生成的 字面常量以及符號引用，這部分叫做class文件常量池，在運行期間對應着方法區的運行時常量池。
因此在上述代碼中，String str1 = "hello world";和String str3 = "hello world"; 都在編譯期間生成了 字面常量和符號引用，運行期間字面常量"hello world"被存儲在運行時常量池（當然只保存了一份）。通過這種方式來將String對象跟引用綁定的話，JVM執行引擎會先在運行時常量池查找是否存在相同的字面常量，如果存在，則直接將引用指向已經存在的字面常量；否則在運行時常量池開闢一個空間來存儲該字面常量，並將引用指向該字面常量。
衆所周知，通過new關鍵字來生成對象是在堆區進行的，而在堆區進行對象生成的過程是不會去檢測該對象是否已經存在的。因此通過new來創建對象，創建出的一定是不同的對象，即使字符串的內容是相同的。String、StringBuffer以及StringBuilder的區別
既然在Java中已經存在了String類，那爲什麼還需要StringBuilder和StringBuffer類呢？
那麼看下面這段代碼：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | public class Main { public static void main(String[] args) { String string = ""; for(int i=0;i<10000;i++){ string += "hello"; } }} |
這句 string += "hello";的過程相當於將原有的string變量指向的對象內容取出與"hello"作字符串相加操作再存進另一個新的String對象當中，再讓string變量指向新生成的對象。如果大家還有疑問可以反編譯其字節碼文件便清楚了
從這段反編譯出的字節碼文件可以很清楚地看出：從第8行開始到第35行是整個循環的執行過程，並且每次循環會new出一個StringBuilder對象，然後進行append操作，最後通過toString方法返回String對象。也就是說這個循環執行完畢new出了10000個對象，試想一下，如果這些對象沒有被回收，會造成多大的內存資源浪費。從上面還可以看出：string+="hello"的操作事實上會自動被JVM優化成：
StringBuilder str = new StringBuilder(string);
str.append("hello");
str.toString();
再看下面這段代碼：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | public class Main { public static void main(String[] args) { StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(); for(int i=0;i<10000;i++){ stringBuilder.append("hello"); } }} |
從這裏可以明顯看出，這段代碼的for循環式從13行開始到27行結束，並且new操作只進行了一次，也就是說只生成了一個對象，append操作是在原有對象的基礎上進行的。因此在循環了10000次之後，這段代碼所佔的資源要比上面小得多。
那麼有人會問既然有了StringBuilder類，爲什麼還需要StringBuffer類？查看源代碼便一目瞭然，事實上，StringBuilder和StringBuffer類擁有的成員屬性以及成員方法基本相同，區別是StringBuffer類的成員方法前面多了一個關鍵字：synchronized，不用多說，這個關鍵字是在多線程訪問時起到安全保護作用的,也就是說StringBuffer是線程安全的。
下面摘了2段代碼分別來自StringBuffer和StringBuilder，insert方法的具體實現：
StringBuilder的insert方法
1 2 3 4 5 6 | public StringBuilder insert(int index, char str[], int offset, int len) { super.insert(index, str, offset, len); return this; } |
StringBuffer的insert方法：
1 2 3 4 5 6 | public synchronized StringBuffer insert(int index, char str[], int offset, int len) { super.insert(index, str, offset, len); return this; } |
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測試結果（win7，Eclipse，JDK6)：
上面提到string+="hello"的操作事實上會自動被JVM優化，看下面這段代碼：
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執行結果：
得到驗證。
下面對上面的執行結果進行一般性的解釋：
1）對於直接相加字符串，效率很高，因爲在編譯器便確定了它的值，也就是說形如"I"+"love"+"java"; 的字符串相加，在編譯期間便被優化成了"Ilovejava"。這個可以用javap -c命令反編譯生成的class文件進行驗證。
對於間接相加（即包含字符串引用），形如s1+s2+s3; 效率要比直接相加低，因爲在編譯器不會對引用變量進行優化。
2）String、StringBuilder、StringBuffer三者的執行效率：
StringBuilder > StringBuffer > String
當然這個是相對的，不一定在所有情況下都是這樣。
比如String str = "hello"+ "world"的效率就比 StringBuilder st = new StringBuilder().append("hello").append("world")要高。
因此，這三個類是各有利弊，應當根據不同的情況來進行選擇使用：
當字符串相加操作或者改動較少的情況下，建議使用 String str="hello"這種形式；
當字符串相加操作較多的情況下，建議使用StringBuilder，如果採用了多線程，則使用StringBuffer。
說了這麼多，這三個類在什麼場景下使用呢？
不需要頻繁的拼接字符串的時候使用String，相反需要經常拼接字符串的時候使用StringBuilder。StringBuilder與StringBuffer相比，兩個類似，不同的是StringBuilder是非線程安全的，適合在單線程的情況下使用。多線程情況也可以使用，不過需要手動加同步。StrngBuffer是線程安全的，適合在多線程的情況下使用。StringBuilder的效率要StringBuffer高