浅谈Java String数据类型

逃离我推掉我的手 2024-03-27 13:29 40阅读 0赞

**目录**

1.String数据类型简介

2.String常量池

3.String为什么设计成不可变的

4.StringBuffer

5.StringBuilder

6.StringUtils

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### 1.String数据类型简介 ###

String表示字符串类型，属于引用数据类型，不属于基本数据类型。

在java中随便使用 双引号括起来 的都是String对象。例如：“a”，“ab”，“hello world!”，这是3个String对象。

我们查看源码可得知，String数据类型是由一个一个char类型拼接起来的：

![ccc4ca5cc86746ceab01a6474c445ed6.png][]

所以，String类型实际上是一个字符数组，例如字符串"ab c"实际上是char数组\['a','b',' ','c'\]。

所以在java底层，String类型实际上是有通过编码表（ASCII、UTF-8、GBK等），将对应的字符数组转换成对应的数值，再转换成二进制数进行存储。

String被当作变量时,其长度由String存储方式决定。在JAVA SE 9之前，String内部是由char数组存储的，数组最大长度为Integer.MAX\_VALUE，即2^31-1，并且char的取值范围在0~65535之间，占两个字节，因此String的最大长度为429496967294字节，运行时需要大约4GB的内存才能存储；JAVA SE 9及其后续版本将char数组改为byte数组，因此String的最大长度为2147483647字节。

### 2.String常量池 ###

String数据类型不同于其他基本数据类型，它属于引用数据类型，String是一个类，所以他有以下两种声明方式：

String s1 = "abc";
    String s2 = new String("abc");

String数据类型的赋值会使用到字符集常量池这一概念。字符串常量池(String pool, String intern pool, String保留池) 是Java堆内存中一个特殊的存储区域，当创建一个String对象时，假如此字符串值已经存在于常量池中，则不会创建一个新的对象，而是引用已经存在的对象。

![432c0410a8cd403db618c156c0f3b9ef.png][]

如上图，给s1直接赋值"abc"时，会先去常量池检索是否有这个值。没有则在常量池中创建该值并存储，然后使得s1指向该地址；有则使得变量直接指向该地址即可。

如使用new String()创建s2赋值"abc"，则先会在堆中创建String实例对象，然后指向栈中的常量池中的字符串值。

所以，变量s1的地址是常量池中字符串"abc"的地址，而变量s2的地址是堆中String实例对象的地址。**两者字符串值相等，但地址是不一样的。**

我们查看以下代码进行验证：

String s1 = "abc";
    String s3 = "abc";
    
    System.out.println(s1==s3);

s1==s3比较的是两者的地址，两者都指向常量池中的"abc"的地址，所以会输出为true。

我们进行以下变换：

String s1 = "abc";
    String s2 = "ab";
    String s3 = s2+"c";
            
    System.out.println(s1==s3);

输出结果为false。因为s3为一个变量，不是从常量池中直接获取的"abc"。而String是不可变的，而String的+操作其实是不断新建一个String对象进行拼接。

上述代码实际上是获取变量s2的值后，调用stringBuilder.append()方法给s2赋值。所以s3的"abc"不是从常量池中获得的，而是通过StringBuilder新建的一个对象。

只有当我们的代码为：String s3 = "ab"+"c"时，才是从常量池进行拿值，才会为true。

所以，如果我们要判断两个字符串的值是否相等，会使用equal()方法：

s1.equals(s3)

### 3.String为什么设计成不可变的 ###

在java中String类型的值是不可改变的。比如我们有一个字符串变量s = “a”，然后我们再对s赋值为”b”，看上去我们改变了字符串s的值，而实际上，是在常量池中新建了一个字符串”b”，然后让s从指向”a”变成了指向”b”。

![45c932d243d04e76bc5088b76b1e1c84.png][]

在String类源码中我们可查得， String类的值value是一个final修饰的变量，也就是不可改变的，String类中也没有相关的构造方法对其值进行修改。而且String类本身也是被final修饰的，所以也不可被继承后再进行修改。

而之所以这样设计，好处有以下：

1.  如图，当s1和s2同时指向a时，如果修改s1的值为b，使得常量池中a变为b，那么会使得s2的值也随之修改。而让s1指向b进行修改，则不会有以上错误。 ![77beebbaeccd4c1eb1d722a910c0bf38.png][]
2.  HashMap中String的值是不可变的，才会让查询变得有迹可循（根据Key查Value），不会使得HashCode发送变化。![a20098480da64b27aa62f2092efad7f2.png][]
3.  线程安全。因为String是不可变的，所以可以被多个线程所共享，不存在线程安全问题。

### 4.StringBuffer ###

String是一个不可变的字符序列，而StringBuffer则是一个可变的字符序列。我们可以将其看做一个高级的String。换言之，在使用 StringBuffer 类时，每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作，而不是生成新的对象，所以如果需要对字符串进行修改推荐使用 StringBuffer。

声明方式如下：

// 定义一个空的字符串缓冲区，含有16个字符的容量
            StringBuffer s1 = new StringBuffer();
            // 定义一个含有10个字符容量的字符串缓冲区
            StringBuffer s2 = new StringBuffer(10);
            // 定义一个含有(16+5)的字符串缓冲区，"ab cd"为5个字符
            StringBuffer s3 = new StringBuffer("ab cd");

下面是StringBuffer的一些常用方法（添加、按下标添加、删除）：

StringBuffer buffer = new StringBuffer("hello");    // 创建一个 StringBuffer 对象
            //追加
            buffer.append(" World!");    
            System.out.println(buffer);
            //根据坐标插入
            buffer.insert(5,",");
            System.out.println(buffer);
            //根据坐标删除
            buffer.delete(6,7);
            System.out.println(buffer);
            //反转字符串内容
            buffer.reverse();
            System.out.println(buffer);

结果如下：

![49f593b3d79a4932b43073895a78ca71.png][]

可以看到，append是直接在后面添加字符串；insert是根据坐标（从0开始）插入字符；delete是根据起始和结束坐标，删除字符或字符串；reverse对字符串内容进行反转。

而**StringBuffer可变的原理**，主要是通过数组复制得到的。例如：s1是"abc"要在后面追加"de"，他会首先计算好最终的数组长度为5，然后创建一个长度为5的空char数组。再通System.arraycopy()方法把原值复制进去，再把追加值复制在后面。

### 5.StringBuilder ###

StringBuilder 与StringBuffer类似，他也是可变的。它和 StringBuffer 之间的最大不同在于 StringBuilder 的方法不是线程安全的（不能同步访问）。但由于 StringBuilder 相较于 StringBuffer 有速度优势，所以多数情况下会使用 StringBuilder 类。

其内部方法和StringBuffer是一致的。

下面简单介绍一下StringBuffer和StringBuilder和String类型之间的转换：

StringBuilder builder = new StringBuilder("abc");
            String str = builder.toString();

### 6.StringUtils ###

最后是StringUtils，一般我们会在springboot中通过导入依赖的方式使用：

<dependency>
             <groupId>org.apache.commons</groupId>
             <artifactId>commons-lang3</artifactId>
             <version>3.4</version>
        </dependency>

StringUtils是JDK提供的String类型操作方法的补充，比String操作字符串更加安全，主要解决了尽管输入参数String为null，也不会抛出NullPointException。

下面介绍一些常用的方法：

String str1 = " ab cd  ";
            String str2 = "  ";
            String str3 = "  ";
            String str4 = "abc d";
            //去除首尾空格
            System.out.println(StringUtils.trim(str1));
            //判空，空格为非空
            System.out.println(StringUtils.isEmpty(str2));
            //判空，空格也为空
            System.out.println(StringUtils.isBlank(str3));
            //首字母大小写转换
            System.out.println(StringUtils.capitalize(str4));
            //替换字符，若被替换的是null，贼返回原字符
            System.out.println(StringUtils.replace(str4," ",","));

输出结果如下：

![4302788b036f4cd7b716bd1a3ea76a55.png][]

[ccc4ca5cc86746ceab01a6474c445ed6.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/27/fad8f03cd0724a948aa48052491ca718.png
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