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Java中String究竟是什么?

String 在 Java 中是一个用来表示文本的数据类型,它是一个对象,而不是像 intboolean 那样的基本数据类型。

Java中String究竟是什么?-图1
(图片来源网络,侵删)

详细解释

String 是什么?—— 文本的载体

想象一下,在编程中,你需要处理各种文字信息,比如一个人的名字 "张三"、一封邮件地址 "test@example.com"、或者一句问候语 "Hello, World!"。String Java 用来存放这些文本信息的“容器”。

在 Java 中,String 是一个预定义好的类,当你写一个字符串时,"Hello",你实际上是在创建这个 String 类的一个实例,也就是一个对象

// 这行代码做了两件事:
// 1. 在内存中创建了一个 String 对象。
// 2. 让名为 greeting 的变量引用(指向)这个对象。
String greeting = "Hello, World!";

String 的两个重要特性

理解 String 的关键在于了解它的两个核心特性:不可变性字符串常量池

不可变性

这是 String 最重要、最核心的特性,一旦一个 String 对象被创建,它的内容就不能被修改了。

听起来可能有点违反直觉,我们来看一个例子:

String myName = "Alice";
myName = "Bob"; // 这行代码并没有修改 "Alice" 这个对象

发生了什么?

  1. "Alice" 字符串被创建,并放入内存的字符串常量池 中,变量 myName 指向它。
  2. 当执行 myName = "Bob"; 时,Java 并不会去修改 "Alice" 的内容,相反,它会做以下事情:
    • 检查字符串常量池中是否已经存在 "Bob",如果没有,就创建一个新的 "Bob" 对象放入池中。
    • 让变量 myName 放弃指向 "Alice",转而指向这个新的 "Bob" 对象。
  3. 那个原来的 "Alice" 对象,如果没有其他变量引用它,就会被垃圾回收器在未来的某个时刻回收。

不可变性的好处:

  • 线程安全不能被改变,所以在多线程环境下,多个线程可以同时读取同一个 String 对象而不用担心它会意外被修改,无需额外的同步措施。
  • 安全:在处理文件路径、网络地址、数据库用户名密码等敏感信息时,不可变性可以防止这些信息在程序运行过程中被意外篡改。
  • 性能优化(字符串常量池):这是不可变性带来的另一个巨大优势。

字符串常量池

这是一个为了提高性能和节省内存而设计的特殊内存区域。

  • 工作原理:当你创建一个字符串字面量(用双引号括起来的字符串)时,String s = "hello";,JVM 首先会检查字符串常量池中是否已经存在 "hello" 这个字符串。

    • 如果存在:就直接让变量 s 指向池中已有的那个对象,避免重复创建。
    • 如果不存在:就在池中创建一个新的 "hello" 对象,然后再让 s 指向它。
  • 对比 new String(): 如果你使用 new 关键字来创建字符串,String s = new String("hello");,JVM 不会去检查常量池,而是直接在堆内存中创建一个新的对象,即使池中已经存在 "hello"

示例:

String s1 = "hello"; // JVM 在常量池中创建 "hello",s1 指向它
String s2 = "hello"; // JVM 发现常量池已有 "hello",s2 直接指向同一个对象
String s3 = new String("hello"); // JVM 在堆内存中创建一个新的 "hello" 对象,s3 指向它
System.out.println(s1 == s2); // 输出 true,因为它们指向同一个对象
System.out.println(s1 == s3); // 输出 false,因为它们指向不同的对象(一个在池,一个在堆)

注意: 比较的是两个变量的内存地址(即是否指向同一个对象),而不是它们的内容是否相等,要比较内容,应该使用 .equals() 方法:s1.equals(s3) 会返回 true

StringStringBuilder / StringBuffer

既然 String 不可变,那么如果我们需要频繁地拼接、修改字符串(比如在一个循环里不断添加字符),性能会很差,因为每次修改都会创建一个新的对象。

这时,StringBuilderStringBuffer 就派上用场了,它们是可变的字符串容器。

特性 String StringBuilder StringBuffer
可变性 不可变 可变 可变
线程安全 线程安全(天生) 不安全 安全
性能 频繁修改时性能差 性能最高(无同步开销) 性能比 StringBuilder 稍低(有同步开销)
使用场景 少量、固定的字符串 单线程环境下,大量字符串操作 多线程环境下,大量字符串操作

简单选择建议:

  • 如果你的字符串内容基本不会变,就用 String
  • 如果你在单线程环境下需要频繁修改字符串(比如拼接、替换),用 StringBuilder
  • 如果你在多线程环境下需要频繁修改字符串,用 StringBuffer

示例:

// 使用 String 拼接(效率低)
String str = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    str = str + i; // 每次循环都创建一个新的 String 对象
}
// 使用 StringBuilder 拼接(效率高)
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append(i); // 在同一个对象上进行修改
}
String result = sb.toString(); // 最后一次性转换成 String

常用方法

String 类提供了非常丰富的方法来操作字符串,

  • length(): 获取字符串长度。
  • charAt(int index): 获取指定位置的字符。
  • substring(int beginIndex, int endIndex): 截取子字符串。
  • indexOf(String str): 查找子字符串首次出现的位置。
  • toUpperCase() / toLowerCase(): 转换大小写。
  • trim(): 去除首尾空格。
  • split(String regex): 按指定规则分割字符串。
  • equals(Object anObject): 比较内容是否相等(推荐使用)。
  • equalsIgnoreCase(String anotherString): 忽略大小写比较内容。
  • String 是 Java 中用于表示文本的对象。
  • 核心特性是“不可变性”,一旦创建就不能被修改,这带来了线程安全和性能优化的好处(字符串常量池)。
  • 比较内存地址,.equals() 比较内容,这是面试中常考的点。
  • 在需要频繁修改字符串的场景下,应使用 StringBuilder(单线程)或 StringBuffer(多线程)来获得更好的性能。

希望这个解释能帮助你彻底理解 Java 中的 String

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