字符串
Java 字符串就是 Unicode 字符序列。Java 沒有內置的字符類型，而是在標準 Java 類庫中提供了一個預定義類 String。每個用雙引號括起來的字符串都是 String 類的一個實例。可以通過直接賦值或者 new 操作符來創建字符串。
String str1 = "";
String str2 = "hello, this is a string.";
String str3 = new String("create string with new");
String 類沒有提供用於修改字符串的方法，所以我們將 String 類對象稱爲不可變字符串，它被聲明爲 final class，所有的屬性也被定義爲 final 的。但是我們可以修改字符串變量，讓它指向另外一個字符串。
爲了提高內存利用率，JVM 有一個字符串常量池，每次使用雙引號定義字符串，JVM 會先到該常量池中來檢測是否已經存在，存在則直接該對象的引用；否則在常量池中創建一個新增並返回該值的引用。
使用 new 創建字符串（new String("字符串");）時，會直接在堆中創建該字符串並返回其引用。從 Java 6 開始，String 類提供了 intern() 方法，調用該方法時，JVM 去字符串常量池檢測是否已存在該字符串，如果已經存在則直接返回引用；如果不存在則在常量池中添加並返回其引用。
Java 6 中，字符串常量池存在 PermGen 裏，也就是(“永久代”)，而這個空間是有限的，基本不會被 FullGC 之外的垃圾收集機制掃描。如果使用不當，經常會發生 OOM。在後續版本中，將字符串常量池放在了堆中，而且默認緩存大小也在不斷擴大。在 Java 8 中永久代 PermGen 也被元數據區 MetaSpace 替代。
下邊我們通過一些示例來驗證一下：
String str1 = "hello";
String str2 = "hello";
String str3 = "hello" + "world";
String str4 = str2 + "world";
String str5 = new String("hello");
String str6 = new String("hello");
String str7 = str6.intern();
String str8 = new String("hello").intern();
System.out.println("str1 = str2, " + (str1 == str2));
System.out.println("str3 = str4, " + (str3 == str4));
System.out.println("str1 = str5, " + (str1 == str5));
System.out.println("str5 = str6, " + (str5 == str6));
System.out.println("str1 = str7, " + (str1 == str7));
System.out.println("str1 = str8, " + (str1 == str8));
String str9 = "hello";
str9 += "world";
System.out.println("str3 = str9, " + (str3 == str9));
字符串操作
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長度
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int length()返回採用 UTF-16 編碼表示的給定字符串所需要的代碼單元數量。也即是 String 類內部 char 數組的長度。（char 數據類型是一個採用 UTF-16 編碼表示 Unicode 代碼點的代碼單元） -
int codePointCount(int beginIndex, int endIndex)表示字符串的實際長度，及代碼點數。String str = "hello,\uD835\uDD5D\uD835\uDD60\uD835\uDD60\uD835\uDD5C"; System.out.println(str); System.out.println("length is: " + str.length()); System.out.println("code point count is: " + str.codePointCount(0, str.length()));
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子串
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String substring(int beginIndex) -
String substring(int beginIndex, int endIndex)String str = "hello, world!"; System.out.println(str.substring(1)); System.out.println(str.substring(0, 1)); System.out.println(str.substring(0, str.length() - 1)); System.out.println(str.substring(0, str.length() + 1));
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拼接
可以直接使用
+和+=運算符來進行字符串的拼接，例如：-
String str = "hello" + " world!";
-
String str = "hello"; str += " world!";
-
String str = "hello"; str = str + " world!";
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-
格式化
爲了讓字符串拼接更簡潔直觀，我們可以使用字符串格式化方法
String.format-
%s字符串 -
%c字符類型 -
%b布爾類型 -
%d整數類型（十進制數） -
%x整數類型（十六進制數） -
%o整數類型（八進制數） -
%f浮點類型 -
%a浮點類型（十六進制數） -
%%百分比類型 -
%n換行
示例：
System.out.printf("hello, %s %n", "world"); System.out.printf("大寫a：%c %n", 'A'); System.out.printf("100 > 50：%b %n", 100 > 50); System.out.printf("100除以2：%d %n", 100 / 2); System.out.printf("100的16進制數是：%x %n", 100); System.out.printf("100的8進制數是：%o %n", 100); System.out.printf("100元打8.5折扣是：%f 元%n", 50 * 0.85); System.out.printf("上述價格的16進制數是：%a %n", 50 * 0.85); System.out.printf("上面的折扣是%d%% %n", 85); -
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相等判斷
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equals判斷是否相等。 -
equalsIgnoreCase不區分大小寫判斷是否相等。
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前綴判斷
"hello".startsWith("h") -
後綴判斷
"hello".endsWith("o") -
包含判斷
"hello".contains("ll") -
查找
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indexOf從前邊查找 -
lastIndexOf從後邊開始找
示例：
String str = "hello, world!"; System.out.println(str.indexOf("e")); System.out.println(str.indexOf('e')); System.out.println(str.indexOf(101)); System.out.println(str.indexOf("e", 2)); System.out.println(str.indexOf("l")); System.out.println(str.lastIndexOf("l")); System.out.println(str.lastIndexOf("l", 9)); -
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查找替換
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replace
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replaceAll
示例：
System.out.println("hello, world!".replace('o', 'A')); System.out.println("hello, world!".replace("o", "OOO")); System.out.println("hello, world!".replaceAll("o", "OOO")); -
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去空格
System.out.println(" hello, world! ".trim());
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大小寫轉換
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System.out.println("Hello, world!".toUpperCase());
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System.out.println("Hello, world!".toLowerCase());
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空串和 Null 串
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空串是一個長度爲0且內容爲空的 String 對象。
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String 存放 null，表示沒有任何對象與該變量關聯。
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String / StringBuilder / StringBuffer
String 在拼接過程中或操作不當時，可能會產生大量的中間對象。而 StringBuffer 就是爲了解決這個問題而提供的一個類，StringBuffer 是線程安全的，如果沒有線程安全的需要則使用 StringBuilder（Java 1.5 中新增）。
StringBuffer 和 StringBuilder 都繼承自 AbstractStringBuilder 類，而 StringBuffer 類的所有方法都使用關鍵字 synchronized 來保證線程安全。它們的底層都是通過可修改的 char 數組（Java 9 以後改爲 byte 數組實現）來實現修改。以下內容沒有特別說明則均基於 Java 8。
StringBuffer，StringBuilder 在創建時，如果未指定容量，默認容量爲 16。如果容量可預估，則最好在創建時指定合適的大小，這樣可以避免多次擴容。擴容會產生多重開銷：拋棄原有數組、創建新的數組、進行 arraycopy。
StringBuffer，StringBuilder 常用方法：
-
append在字符串結尾追加 -
length返回當前長度 -
setLength設置字符串長度
示例：
String str1 = "hello" + " world" + "!";
System.out.println(str1);
StringBuffer strB1 = new StringBuffer();
strB1.append("hello");
strB1.append(" world");
strB1.append("!");
System.out.println(strB1.toString());
StringBuilder strB2 = new StringBuilder();
strB2.append("hello");
strB2.append(" world");
strB2.append("!");
System.out.println(strB2.toString());
System.out.println("strB2 length is " + strB2.length());
strB2.setLength(strB2.length() - 1);
System.out.println(strB2.toString());
strB2.setLength(strB2.length() + 10);
System.out.println(strB2.toString());
JVM 對字符串的優化
現代 JVM 的實現是很智能的，編譯時 JVM 對 String 操作進行一些優化以提高程序的運行效率。
示例1
String str = "hello" + ", " + "world!"; System.out.println(str);
JVM 優化後
String str = "hello, world!"; System.out.println(str);
示例2
String str1 = "hello"; String str2 = str1 + ", world!"; System.out.println(str2);
JVM 優化後
String str1 = "hello";
StringBuilder str2 = new StringBuilder();
str2.append(str1);
str2.append(", world!");
System.out.println(str2.toString());
示例3
long start = System.currentTimeMillis();
String str = "";
for (int i = 0; i < 50000; i++) {
str += i;
}
System.out.println(str.length());
System.out.println("耗時：" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
JVM 優化後
long start = System.currentTimeMillis();
String str = "";
for (int i = 0; i < 50000; i++) {
StringBuilder tmp = new StringBuilder();
tmp.append(str);
tmp.append(i);
str = tmp.toString();
}
System.out.println(str.length());
System.out.println("耗時：" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
for 循環經過優化後，雖然節省了空間，但是 StringBuilder 是在 for 循環內，每次都會創建。性能並不會提升，反而可能會下降。按下邊實現方式改寫代碼後性能提升好幾個數量級。
long start = System.currentTimeMillis();
StringBuilder str = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 50000; i++) {
str.append(i);
}
System.out.println(str.length());
System.out.println("耗時：" + (System.currentTimeMillis() - start) + "ms");
說明：可以通過 javap -c 編譯生成的class文件 反編譯出字節碼，然後來分析
應用練習
去掉字符串開頭/結尾/中間的空格（不使用 trim 方法）
public String trimAll(String str) {
StringBuilder tmp = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
char c = str.charAt(i);
if (c == ' ') {
continue;
}
tmp.append(c);
}
return tmp.toString();
}
反轉字符串，比如輸入 123，反轉結果 321
public String reverse(String str) {
StringBuilder tmp = new StringBuilder();
char[] chars = str.toCharArray();
for (int i = chars.length - 1; i >= 0; i--) {
char c = chars[i];
tmp.append(c);
}
return tmp.toString();
}
常見面試問題
== 和 equals 的區別
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==對於基本類型來說是值比較；而對於引用類型比較的是引用，是否是指向同一個對象的引用。 -
equals默認是引用比較，而 Integer、String 等包裝類都重寫了 equals 方法，改爲了值比較。
所以對象都可以看作是繼承自 Object，我們來看一下 Object 的 equals 實現，如果自定義類未覆寫 equals，調用對象實例的 equals 方法默認是引用比較。
public boolean equals(Object obj) {
return (this == obj);
}
我們再來看一下 Integer 類的 equals 方法
public boolean equals(Object obj) {
if (obj instanceof Integer) {
return value == ((Integer)obj).intValue();
}
return false;
}
下列代碼的執行結果
String s1 = "hello" + ", world!"; String s2 = "hello"; s2 += ", world!"; String s3 = "hello, world!"; String s4 = s2.intern(); System.out.println(s1 == s2); System.out.println(s1 == s3); System.out.println(s1 == s4); System.out.println(s2 == s3); System.out.println(s2 == s4);
執行結果：
false true true false false
String / StringBuffer / StringBuilder 的區別
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String 爲不可變字符串；StringBuffer 和 StringBuilder 爲字符串可變對象。
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String 的 substring 等修改操作每次都會產生一個新的 String 對象；字符串拼接性能 String 低於 StringBuffer，而 StringBuffer 低於 StringBuilder。
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StringBuffer 是線程安全的，StringBuilder 而線程不安全的。二者都是繼承自 AbstractStringBuilder ，它們的唯一區別是 StringBuffer 的所有方法都使用了 synchronized 修飾符來保證線程安全。
String 對象的 intern 的作用
String 對象的 intern 方法用於字符串的顯示排重。調用此方法時，JVM 去字符串常量池查找池中是否已經存在該字符串，如果已存在則直接返回它的引用；如果不存在則在池中先創建然後返回其引用。
String 不可變性的優點
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字符串不可變，因此可以通過字符串常量池來實現，共享對象，從而節省空間，提高性能。
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多線程安全，因爲字符串不可變，所以當字符串被多個線程共享時不會存在線程安全問題。
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適合做緩存的 Key，因爲字符串不可變，因此它的哈希值也就不變；創建時它的哈希值就被緩存了，不需要重新計算，速度更快。
String 是否可以被繼承
String 不能被繼承。因爲 String 被聲明爲 final，所以不能被繼承。
