java基礎(chǔ)教學(xué)欄位介紹洞察String字串

#推薦（免費(fèi)）：java基礎(chǔ)教學(xué)

#實(shí)作原理

##在Java6 以及在先前的版本中，String 物件是對(duì)char 陣列進(jìn)行了封裝實(shí)作的對(duì)象，主要有四個(gè)成員變數(shù)：char 陣列、偏移量offset、字元數(shù)量count、雜湊值hash。

從 Java7 版本開(kāi)始到 Java8 版本，String 類別中不再有 offset 和 count 兩個(gè)變數(shù)了。這樣的好處是 String 物件佔(zhàn)用的記憶體稍微少了些。

從 Java9 版本開(kāi)始，將 char[]字段改為 byte[]字段，又維護(hù)了一個(gè)新的屬性 coder，它是一個(gè)編碼格式的標(biāo)識(shí)。

一個(gè) char 字元佔(zhàn) 16 位，2 個(gè)位元組。這個(gè)情況下，儲(chǔ)存單字節(jié)編碼內(nèi)的字元（佔(zhàn)一個(gè)位元組的字元）就顯得非常浪費(fèi)。 JDK1.9 的 String 類別為了節(jié)省記憶體空間，於是使用了佔(zhàn) 8 位，1 個(gè)位元組的 byte 陣列來(lái)存放字串。

而新屬性 coder 的作用是，在計(jì)算字串長(zhǎng)度或使用 indexOf（）函數(shù)時(shí)，我們需要根據(jù)這個(gè)字段，判斷如何計(jì)算字串長(zhǎng)度。 coder 屬性預(yù)設(shè)有 0 和 1 兩個(gè)值，0 代表 Latin-1（單字節(jié)編碼），1 代表 UTF-16。如果 String 判斷字串只包含了 Latin-1，則 coder 屬性值為 0，反之則為 1。

不可變

查看String類別的程式碼可以發(fā)現(xiàn)，String類別被final關(guān)鍵字修飾，因此這個(gè)類別不能被繼承，並且String類別裡面的變數(shù)char 陣列也被final 修飾了，因此String物件不能被修改。

String物件不可變主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

第一，保證 String 物件的安全性。假設(shè) String 物件是可變的，那麼 String 物件將可能被惡意修改。

第二，保證 hash 屬性值不會(huì)頻繁變更，確保了唯一性，使得類似 HashMap 容器才能實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的 key-value 快取功能。

第三，可以實(shí)作字串常數(shù)池。

在Java 中，通常有兩種創(chuàng)建字串物件的方式:

第一種是透過(guò)字串常數(shù)的方式創(chuàng)建，如

String str = "abc"。

第二種是字串變數(shù)透過(guò)new 形式的創(chuàng)建，如

String str = new String("abc")。

當(dāng)程式碼中使用第一種方式建立字串物件時(shí)，在編譯類別檔案時(shí)，」abc」常數(shù)字串將會(huì)放入到常數(shù)結(jié)構(gòu)中，在類別載入時(shí)，「abc」將會(huì)在常數(shù)池中建立；然後，str將引用常數(shù)池中的字串物件。這種方式可以減少同一個(gè)值的字串物件的重複創(chuàng)建，節(jié)約記憶體。

String str = new String("abc") 這種方式，首先在編譯類別檔案時(shí)，」abc」常數(shù)字串將會(huì)放入到常數(shù)結(jié)構(gòu)中，在類別載入時(shí)，「abc」將會(huì)在常數(shù)池中建立；其次，在呼叫new時(shí)，JVM 指令將會(huì)呼叫String 的建構(gòu)函數(shù)，String 物件中的char 陣列將會(huì)引用常數(shù)池中」abc」字符串的char 數(shù)組，在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)String 對(duì)象；最後，str 將引用String 對(duì)象，String對(duì)象的引用跟常數(shù)池中”abc”字符串的引用是不一樣的。

物件與引用：物件的內(nèi)容儲(chǔ)存在記憶體中，作業(yè)系統(tǒng)透過(guò)記憶體位址來(lái)找到儲(chǔ)存的內(nèi)容，引用就是指記憶體的位址。

例如：

String str = new String("abc")，變數(shù)str指向的是String物件的儲(chǔ)存位址，也就是說(shuō) str 並不是對(duì)象，而只是一個(gè)物件參考。

字串拼接

#常數(shù)相加##

String?str?=?"ab"?+?"cd"?+?"ef";

查看編譯後的字節(jié)碼

0?ldc?#2?<abcdef>2?astore_13?return

可以發(fā)現(xiàn)編譯器將程式碼最佳化成如下所示

String?str=?"abcdef";

變數(shù)相加##

String?a?=?"ab";String?b?=?"cd";String?c?=?a?+?b;

查看編譯後的字節(jié)碼

?0?ldc?#2?<ab>
?2?astore_1?3?ldc?#3?<cd>
?5?astore_2?6?new?#4?<java/lang/StringBuilder>
?9?dup10?invokespecial?#5?<java/lang/StringBuilder.<init>>13?aload_114?invokevirtual?#6?<java/lang/StringBuilder.append>17?aload_218?invokevirtual?#6?<java/lang/StringBuilder.append>21?invokevirtual?#7?<java/lang/StringBuilder.toString>24?astore_325?return

可以發(fā)現(xiàn)，Java在進(jìn)行字串相加的時(shí)候，底層使用的是StringBuilder，程式碼被最佳化成如下所示：

String?c?=?new?StringBuilder().append("ab").append("cd").toString();

String.intern

String?a?=?new?String("abc").intern();String?b?=?new?String("abc").intern();System.out.print(a?==?b);

輸出結(jié)果：

true

在字串

常數(shù)

中，預(yù)設(shè)會(huì)將物件放入常量池。例如：

String a = "123"

在字符串變量中，對(duì)象是會(huì)創(chuàng)建在堆內(nèi)存中，同時(shí)也會(huì)在常量池中創(chuàng)建一個(gè)字符串對(duì)象，String 對(duì)象中的 char 數(shù)組將會(huì)引用常量池中的 char 數(shù)組，并返回堆內(nèi)存對(duì)象引用。例如：String b = new String("abc")

如果調(diào)用 intern 方法，會(huì)去查看字符串常量池中是否有等于該對(duì)象的字符串的引用，如果沒(méi)有，在 JDK1.6 版本中會(huì)復(fù)制堆中的字符串到常量池中，并返回該字符串引用，堆內(nèi)存中原有的字符串由于沒(méi)有引用指向它，將會(huì)通過(guò)垃圾回收器回收。

在 JDK1.7 版本以后，由于常量池已經(jīng)合并到了堆中，所以不會(huì)再?gòu)?fù)制具體字符串了，只是會(huì)把首次遇到的字符串的引用添加到常量池中；如果有，就返回常量池中的字符串引用。

下面開(kāi)始分析上面的代碼塊：

在一開(kāi)始字符串”abc”會(huì)在加載類時(shí)，在常量池中創(chuàng)建一個(gè)字符串對(duì)象。

創(chuàng)建 a 變量時(shí)，調(diào)用 new Sting() 會(huì)在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè) String 對(duì)象，String 對(duì)象中的 char 數(shù)組將會(huì)引用常量池中字符串。在調(diào)用 intern 方法之后，會(huì)去常量池中查找是否有等于該字符串對(duì)象的引用，有就返回常量池中的字符串引用。

創(chuàng)建 b 變量時(shí)，調(diào)用 new Sting() 會(huì)在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè) String 對(duì)象，String 對(duì)象中的 char 數(shù)組將會(huì)引用常量池中字符串。在調(diào)用 intern 方法之后，會(huì)去常量池中查找是否有等于該字符串對(duì)象的引用，有就返回常量池中的字符串引用。

而在堆內(nèi)存中的兩個(gè)String對(duì)象，由于沒(méi)有引用指向它，將會(huì)被垃圾回收。所以 a 和 b 引用的是同一個(gè)對(duì)象。

如果在運(yùn)行時(shí)，創(chuàng)建字符串對(duì)象，將會(huì)直接在堆內(nèi)存中創(chuàng)建，不會(huì)在常量池中創(chuàng)建。所以動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的字符串對(duì)象，調(diào)用 intern 方法，在 JDK1.6 版本中會(huì)去常量池中創(chuàng)建運(yùn)行時(shí)常量以及返回字符串引用，在 JDK1.7 版本之后，會(huì)將堆中的字符串常量的引用放入到常量池中，當(dāng)其它堆中的字符串對(duì)象通過(guò) intern 方法獲取字符串對(duì)象引用時(shí)，則會(huì)去常量池中判斷是否有相同值的字符串的引用，此時(shí)有，則返回該常量池中字符串引用，跟之前的字符串指向同一地址的字符串對(duì)象。

以一張圖來(lái)總結(jié) String 字符串的創(chuàng)建分配內(nèi)存地址情況：

使用 intern 方法需要注意的一點(diǎn)是，一定要結(jié)合實(shí)際場(chǎng)景。因?yàn)槌Ａ砍氐膶?shí)現(xiàn)是類似于一個(gè) HashTable 的實(shí)現(xiàn)方式，HashTable 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)越大，遍歷的時(shí)間復(fù)雜度就會(huì)增加。如果數(shù)據(jù)過(guò)大，會(huì)增加整個(gè)字符串常量池的負(fù)擔(dān)。

判斷字符串是否相等

//?運(yùn)行環(huán)境?JDK1.8String?str1?=?"abc";String?str2?=?new?String("abc");String?str3=?str2.intern();System.out.println(str1==str2);?//?falseSystem.out.println(str2==str3);?//?falseSystem.out.println(str1==str3);?//?true

//?運(yùn)行環(huán)境?JDK1.8String?s1?=?new?String("1")?+?new?String("1");s1.intern();String?s2?=?"11";System.out.println(s1?==?s2);?//?true?,?如果不執(zhí)行1.intern()，則返回false

String s1 = new String("1") + new String("1")會(huì)在堆中組合一個(gè)新的字符串對(duì)象"11"，在s1.intern()之后，由于常量池中沒(méi)有該字符串的引用，所以常量池中生成一個(gè)堆中字符串"11"的引用，此時(shí)String s2 = "11"返回的是堆字符串"11"的引用，所以s1==s2。

在JDK1.7版本以及之后的版本運(yùn)行以下代碼，你會(huì)發(fā)現(xiàn)結(jié)果為true，在JDK1.6版本運(yùn)行的結(jié)果卻為false：

String?s1?=?new?String("1")?+?new?String("1");System.out.println(?s1.intern()==s1);

StringBuilder與StringBuffer

由于String的值是不可變的，這就導(dǎo)致每次對(duì)String的操作都會(huì)生成新的String對(duì)象，這樣不僅效率低下，而且大量浪費(fèi)有限的內(nèi)存空間。

和 String 類不同的是，StringBuffer 和 StringBuilder 類的對(duì)象能夠被多次的修改，并且不產(chǎn)生新的對(duì)象。

StringBuilder 類在 Java 5 中被提出，它和 StringBuffer 之間的最大不同在于 StringBuilder 的方法不是線程安全的（不能同步訪問(wèn)）。

由于 StringBuilder 相較于 StringBuffer 有速度優(yōu)勢(shì)，所以多數(shù)情況下建議使用 StringBuilder 類。然而在應(yīng)用程序要求線程安全的情況下，則必須使用 StringBuffer 類。

以上是洞察 String字串的詳細(xì)內(nèi)容。更多資訊請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！