Java基礎篇(02)：特殊的String類，和相關擴展API

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一、String類簡介

1、基礎簡介

字符串是一個特殊的數據類型，屬於引用類型。String類在Java中使用關鍵字final修飾，所以這個類是不可以繼承擴展和修改它的方法。String類用處極廣泛，在對String對象進行初始化時，和基本類型的包裝器類型一樣，可以不使用new關鍵字構造對象。(是真的妖嬈...)

2、類構造和方法

• String類結構

特點：final關鍵字修飾，實現Serializable序列化接口，Comparable比較接口，和CharSequence字符序列接口。

final class String
    implements java.io.Serializable,
    Comparable<String>, CharSequence

• 聲明方式

兩種方式，常量和創建對象。

String var1 = "cicada" ;           
String var2 = new String("smile") ;

var1：聲明的是一個常量，顯然是放在常量池中。

var2：創建字符串對象，對象存放在堆內存中。

二、常見應用

1、比較判斷

常量池用來存放常量；堆內存用來存放new出來的引用對象。

public class String02 {
    public static void main(String[] args) {
        String var1 = "cicada" ;
        String var2 = "cicada" ;
        // true;true
        System.out.println((var1==var2)+";"+var1.equals(var2));
        String var3 = new String("cicada");
        String var4 = new String("cicada");
        // false;true
        System.out.println((var3==var4)+";"+var3.equals(var4));
        // false;true
        System.out.println((var1==var4)+";"+var2.equals(var4));
        String var5 = "ci"+"cada";
        // true;true
        System.out.println((var1==var5)+";"+var5.equals(var4));
        String var6 = new String02().getVar6 () ;
        // true;true
        System.out.println((var1==var6)+";"+var6.equals(var4));
    }
    public String getVar6 (){
        return "cicada" ;
    }
}

==：對於基本類型，比較的是值，對於引用類型，比較的是地址的值；

equals：該方法源自Object中一個最基礎的通用方法，在Object的方法中使用==判斷地址的值，只是到了String類中進行了重寫，用於字符內容的比較，該方法在繼承關係中的變化，追蹤JDK源碼，變化非常清楚。

2、編碼解析

字符串在String內部是通過一個char[]數組表示，Unicode統一的編碼表示的字符，char類型的字符編碼由此來。

• 構造源碼

這裏看下構造方法就會明白上面的概念邏輯。

private final char value[];
public String() {this.value = "".value;}
public String(String original) {
    this.value = original.value;
    this.hash = original.hash;
}

• 編碼轉換

不同的國家和地區，使用的編碼可能是不一樣的，互聯網中有UTF8編碼又是最常用，一次在程序開發中，經常需要編碼之間轉換。

public class String03 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String value = "Hello,知了";
        // UTF-8
        byte[] defaultCharset = value.getBytes(Charset.defaultCharset());
        System.out.println(Arrays.toString(defaultCharset));
        System.out.println(new String(defaultCharset,"UTF-8"));
        // GBK
        byte[] gbkCharset = value.getBytes("GBK");
        System.out.println(Arrays.toString(gbkCharset));
        System.out.println(new String(gbkCharset,"GBK"));
        // ISO-8859-1：表示的字符範圍很窄,無法表示中文字符，轉換之後無法解碼
        byte[] isoCharset = value.getBytes("ISO8859-1");
        System.out.println(Arrays.toString(isoCharset));
        System.out.println(new String(isoCharset,"ISO8859-1"));
        // UTF-16
        byte[] utf16Charset = value.getBytes("UTF-16");
        System.out.println(Arrays.toString(utf16Charset));
        System.out.println(new String(utf16Charset,"UTF-16"));
    }
}

兩個基礎概念：

編碼Encode：信息按照規則從一種形轉換爲另一種形式的過程,簡稱編碼;

解碼Decode：解碼就是編碼的逆向過程。

3、格式化操作

在日常開發中，字符串的格式不會都滿足業務要求，通常就需要進行指定格式化操作。

public class String04 {
    public static void main(String[] args) {
        // 指定位置拼接字符串
        String var1 = formatStr("cicada","smile");
        System.out.println("var1="+var1);
        // 格式化日期：2020-03-07
        SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");
        Date date = new Date() ;
        System.out.println(format.format(date));
        // 浮點數：此處會四捨五入
        double num = 3.14159;
        System.out.print(String.format("浮點類型：%.3f %n", num));
    }
    public static String formatStr (String ...var){
        return String.format("key:%s:route:%s",var);
    }
}

上面案例演示應用場景：Redis緩存Key生成，日期類型轉換，超長浮點數的截取。

4、形參傳遞問題

String對象形參傳遞到方法裏的時候,實際上傳遞的是引用的拷貝。

public class String05 {
    String var1 = "hello" ;
    int[] intArr = {1,2,3};
    public static void main(String[] args) {
        String05 objStr = new String05() ;
        objStr.change(objStr.var1,objStr.intArr);
        // hello  4
        System.out.println(objStr.var1);
        System.out.println(objStr.intArr[2]);
    }
    public void change (String var1,int[] intArr){
        var1 = "world" ;
        intArr[2] = 4 ;
    }
}

案例中改變的是var1引用的拷貝,方法結束執行結束，形參var1被銷燬, 原對象的引用保持不變。數組作爲參數傳遞時傳遞是數組在內存中的地址值，這樣直接找到數組在內存中的位置。

5、String工具類

字符串的處理在系統開發中十分的常見，通常會提供一個工具類統一處理，可以基於一個框架中的工具類二次封裝，也可以全部自行封裝。

class StringUtil {
    private StringUtil(){}
    public static String getUUid (){
        return UUID.randomUUID().toString().replace("-","");
    }
}

上面是字符串工具類最基礎的一個。不同框架中自帶的工具類也不錯。

org.apache.commons.lang3.StringUtils
org.springframework.util.StringUtils
com.alibaba.druid.util.StringUtils

這裏推薦第一個，也可以把自定義的工具類繼承該工具類，提供更豐富的公共方法。

絮叨一句：代碼整潔之道的基礎，就是有一顆《偷懶》的心，花點心思該封裝的封裝，該刪除的刪除。

三、擴展API

1、StringBuffer類

字符串修改拼接常用的API,內部的實現過程和String類似。

public class String07 {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuffer var = new StringBuffer(2) ;
        var.append("what");
        var.append("when");
        System.out.println(var);
    }
}

看到上面幾行代碼的反應，基本能反應編程的年齡：

一年：API是這樣用的，沒毛病；

三年：StringBuffer是線程安全的，效率相對偏低；

五年：默認字符數組大小是16，這裏自定義字符數組的大小，如果長度不夠需要擴容，所以要預估一下字符串的可能大小，減小消耗；

絮叨一句：Java中許多容器對象的大小默認是16，且具備動態擴容機制，這就是傳說中的編程思想，在開發中照葫蘆畫瓢的寫兩段，這就是格調。

2、StringBuilder類

這個類出現比StringBuffer要晚很多，從JDK1.5纔開始出現。

public class String08 {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder var = new StringBuilder() ;
        var.append("how").append("what") ;
        System.out.println(var);
    }
}

用法和StringBuffer差不多，不過是非線程安全操作，效率自然要高。

補刀一句：對於線程安全和操作和非安全操作，還有初始容量和擴容這種邏輯，都可以在源碼中查看，這是進階程序員的必備意識。

3、再看傳參問題

這裏原理解釋同上，根本邏輯是一致的。

public class String09 {
    public static void main(String[] args) {
        String var1 = new String("A");
        String var2 = new String("B");
        StringBuffer var3 = new StringBuffer("C");
        StringBuffer var4 = new StringBuffer("D");
        join(var1,var2);
        join(var3,var4);
        //A<>B
        System.out.println(var1+"<>"+var2);
        //C<>DD
        System.out.println(var3+"<>"+var4);
    }
    public static void join (String s1,String s2){
        s1 = s2 ;
        s2 = s1+s2 ;
    }
    public static void join (StringBuffer s1,StringBuffer s2){
        s1 = s2 ;
        s2 = s2.append(s1) ;
    }
}

絮叨一句：String相關API傳參問題，工作前三年跳槽基本都會被問到，如果不瞭解基本原理，心情再有點小慌，還基本會答錯。

四、源代碼地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/java-base-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/java-base-parent