Java字符串——String深刻

 

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一：字符串的不可变性

   一、可变 与 不可变 辨析

    Java中的对象按照建立后，对象的内容是否能够被修改，分为 mutable object 和 immutable object。【注意：是对象的内容不可变，而不是指向该对象的引用变量内容不可变。】

    咱们常见的不可变对象是几个基本数据类型的包装类——Integer、Double、String等。【想一想为何？——Tips：出于节省内存开销，避免重复建立。】

    不可变类有5大基本原则：

    1）类定义时，添加final修饰符，保证类不被继承【即：不容许在子类中被修改】

    2）类定义时，其成员变量一律使用 final private 修饰，保证变量私有的同时不容许修改

    3）不提供能够修改为员变量的方法，包括setter

    4）在构造函数中采用deep copy的形式将参数值拷贝给成员变量，而不是直接将参数值赋给成员变量【由于引用类型的参数只是传了一个地址，这样在外部改变该地址的内容会致使不可变对象的成员变量改变】

    5）在成员变量的getter方法中，不能直接返回成员变量自己，而是返回成员变量的copy对象【这也是为了防止引用类型的成员变量被外部获取后，改变引用指向的对象值引发不可变对象的内容变化】

 

    二、不可变对象的优缺点

    1）字符串常量池的须要——避免每次使用相同的字符串常量都从新建立相同的对象、节省存储空间

    2）线程安全：当一个String对象被多个线程共享时，无需担忧线程安全问题

    3）支持hash和缓存：因为字符串对象是不可变的而且hashcode就缓存在对象中【在下文讲解】了，不须要从新计算，所以很适合做为Map中的键，由于字符串键的哈希处理速度要快过其它的键对象【这就是HashMap中的键每每都使用字符串的缘由】

    4）使用类加载器时，要用字符串来传递加载的类名，而字符串的不可变性提供了安全性，以保证正确的类被加载。

    5)  缺点：当对String变量有从新赋值、修改等操做时，会不断建立大量的String对象。【当修改后的值未出如今字符串常量池的前提下】————【延伸：所以，在代码中涉及大量字符串操做时，使用StringBuilder或StringBuffer来进行】

 

    三、“不可变对象”的很是规手段修改

    对于不可变对象，能够经过反射机制的手段改变其值——获取类的字段定义->改变该字段的可见性和可修改性->修改对象的变量值。

    例如：

  //建立字符串"Hello World"， 并赋给引用s
    String s = "Hello World"; 
    System.out.println("s = " + s); //Hello World

    //获取String类中的value字段
    Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value");
    //改变value属性的访问权限
    valueFieldOfString.setAccessible(true);

    //获取s对象上的value属性的值
    char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(s);
    //改变value所引用的数组中的第5个字符
    value[5] = '_';
    System.out.println("s = " + s);  //Hello_World


结果为：
s = Hello World
s = Hello_World

 

 

二：replaceFirst、replaceAll、replace 区别

    咱们先来看一下程序：

String s = "my.test.txt";
System.out.println(s.replace(".", "#"));
System.out.println(s.replaceAll(".", "#"));
System.out.println(s.replaceFirst(".", "#"));

    它们的结果会同样吗？——No。

my#test#txt
###########
#y.test.txt

 

    这三个函数中，replaceFirst、replaceAll在替换时使用了正则表达式，所以上面三个函数的参数含义是不一样的。

    replace(src,des):将字符串中的src子串[也是一段字符串]替换成des。

    replaceAll(reg,des):将字符串中符合reg模式的内容替换成des。

    replaceFirst(reg,des):将字符串中，第一个匹配reg模式的内容替换成des。

 

    因此上面示例代码中，replace函数是将字符串中的“.”字符换成“#”，而replaceAll则是将全部字符[“.”是正则表达式的通配符]替换成“#”，replaceFirst则是将第一个字符替换成“#”。

 

三：String对“+”运算符的重载

    “在Java中是不支持重载运算符的！”

    java不支持运算符重载，由于java的语法比较繁杂，会致使使用类对象 像基本数据类型那样 用运算符进行操做时，没法作到像c++同样流畅。所以，Java中针对类对象的运算操做通常都是经过方法来定义，而不是运算符重载。

    惟一例外的是String类，它的拼接运算(+) 通过了重载，这个重载是经过jvm编译实现的，具体原理能够 手写一个字符串相+的java类文件并编译，而后经过 javap -c 文件.class 查看具体的过程。

   其原理是：String的+会被转化为StringBuilder的append方法，并生成一个新的String对象返回。

 

四：字符串拼接的5种方式比较

    Java中有如下五种方法处理字符串拼接：

    1. 加号 “+”：适用于小数据量的操做，代码简洁方便。

    2. String contact() 方法：适用于小数据量的操做，代码简洁方便。

    3. StringUtils.join() 方法：适用于将ArrayList转换成字符串的情景，能够省掉用for循环读取ArrayList手动拼接的过程。

    4. StringBuffer append() 方法：继承自AbstractStringBuilder，效率高，大批量的数据处理的好选择，该方法线程安全，因为加了线程锁，速度会比下面第5中慢一点。

    5. StringBuilder append() 方法：继承自AbstractStringBuilder，效率最高，大批量的数据处理的好选择，该方法线程不安全，所以速度最快，若是不涉及多线程操做，优先使用此方法。

 

五：String.valueOf(val) 和 obj.toString 的异同

    同：都返回参数的字符串表示形式。

    异： 对空值的调用结果不一样：

           java.lang.Object类里已有public方法.toString()，因此对任何严格意义上的java对象均可以调用此方法。但在使用时要注意，必须保证object不是null值，不然将抛出NullPointerException异常。

           而valueOf(Object obj)对null值进行了处理，不会报任何异常。但当object为null 时，String.valueOf（object）的值是字符串”null”，而不是null。

 

     

六：switch 对 String 的支持

    Java1.7以前，switch只能局限于int 、short 、byte 、char四类作判断条件，由于在JVM内部实际大部分字节码指令只有int类型的值。

    在使用switch的时候，若是是非int型，会先转为int型，再进行条件判断。

    可是在Java1.7中，switch增长了对String做为判断条件的支持，可String并不能直接转为int型，这是怎么作到的呢？

    原理：switch比较的是字符串常量的哈希值（缓存的int类型值，前文提到过），可是hash值可能会有冲突，因此还须要再调用equals方法将 switch(param)的param 与 case str的str 进行二次比较，两者综合之下达到惟一匹配的目的。

 

七：字符串池、常量池（运行时常量池、Class 常量池）、intern

    全局字符串常量池(string pool)：全局常量池在每一个JVM中只有一份，存放的是字符串常量值。

                                                string pool功能的是一个StringTable类，它是一个哈希表，里面存的是驻留字符串(也就是咱们常说的用双引号括起来的)，
                                                字符串在第一次出现时被建立而且把引用放到stringtable中，在后面再出现时就不会重复建立而是直接从stringtable中找到字符串字面值的地址，返回给字符串引用变量。

  

    Class常量池：class常量池是在编译的时候每一个class都有的，用于编译阶段，存放的是class文件中的字面量(常量)和符号引用。

                       字面量就是咱们所说的常量，如文本字符串、八种基本类型的值、被声明为final的常量值等。

                       符号引用是一组符号，用来描述所引用的目标，符号能够是任何形式的字面量，只要使用时能无歧义地定位到目标便可。
                       直接引用是指向方法区的本地指针，相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。

                                               

    运行时常量池：运行时常量池是在类加载完成以后，将每一个class常量池中的符号引用值转存到运行时常量池中，将符号引用替换成直接引用，与全局常量池中的引用值保持一致。

                         运行时常量池更具动态性，在运行期间也能够将新的变量放入常量池中，而不是必定要在编译时肯定的常量才能放入。最主要的运用即是String类的intern()方法

 

    str.intern()函数：把字符串对象str加入常量池中，若是常量池中已有该字符串字面值，则返回stringtable中的引用值。（这样作主要是为了不在堆中不断地建立新的字符串对象）

                           常量池咱们都知道他是存在于方法区的，他是方法区的一部分，而方法区是线程共享的，因此常量池也就是线程共享的，可是他并非线程不安全的，他实际上是线程安全的，由于它让有相同值的引用指向同一个位置。若是引用值变化了，可是常量池中没有新的值，那么就会新开辟一个常量结果来交给新的引用。

 

    详细原理请看：http://www.javashuo.com/article/p-ghvihton-ko.html

 

八：String的New操做建立了几个对象？——两个

咱们以String s1=new String("abc");为例

首先当咱们的类Class在被ClassLoader加载时，"abc"被做为常量读入，在String Pool（字符串常量池）建立了一个"abc"的实例。

而后，调用到new String("abc")的时候，会在Heap里面复制一个相同的对象。

 

（1）类加载对一个类只会进行一次。"abc"在类加载时就已经建立并驻留了（若是该类被加载以前已经有"abc"字符串被驻留过则不须要重复建立用于驻留的"abc"实例）。驻留的字符串引用是放在全局共享的字符串常量池中的。[加载时建立一次]

（2）在这段代码后续被运行的时候，"abc"字面量对应的String实例已经固定了，不会再被重复建立。因此这段代码将常量池中的对象实例复制一份放到heap中，而且把heap中的这个对象的引用交给s1 持有。[运行时复制一次]

  所以，这条语句建立了2个对象。【这两个引用，它们的对象实例是不一样的。】

九：String的hashCode的缓存和懒加载初始化

    String类中定义了一个私有成员变量——hash，它是一个整数，保存String对象的哈希值，也就是说String类型的对象的哈希值不会重复计算，计算过一次后就保存起来了，之后在被hash时直接取该值便可，无需从新计算。

 

    这个值在String对象第一次被调用时进行初始化（懒加载，不是在String对象建立时初始化）。