【深入了解Java String类】

目录

String类

常用方法

字符串的不可变性

String的内存分析 

StringBuilder类

解释可变和不可变字符串

常用方法

面试题：String，StringBuilder，StringBuffer之间的区别和联系

String类的OJ练习

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String类

【1】直接使用，无需导包：

【2】形象说一下字符串：

【3】

String str = “abc”;
"abc"就是String类下的一个具体的对象

【4】字符串是不可变的：

【5】这个String类不可以被继承，不能有子类：

【6】String底层是一个char类型的数组

验证：

注意：没有用'\0'来标识结尾

String类中的字符实际保存在内部维护的value字符数组中
value被final修饰，表明value自身的值不能改变，即不能引用其它字符数组
但是其引用空间中的内容可以修改。

常用方法

【1】构造器：底层就是给对象底层的value数组进行赋值操作。

//通过构造器创建对象：
String s1 = new String();
String s2 = new String("abc");
String s3 = new String(new char[]{'a', 'b', 'c'});

【2】常用方法：  

String s4= "abc";
System.out.println("字符串的长度为："+s4.length());
String s5 = new String("abc");
System.out.println("字符串是否为空："+s5.isEmpty());
System.out.println("获取字符串的下表对应的字符为："+s5.charAt(1));

 【3】equals:比较两个值的内容是否相同

String s6 = new String("abc");
String s7 = new String("abc");
System.out.println(s6.equals(s7));
/*String s6 = new String("abc");
String s7 = new String("abc");
System.out.println(s6.equalsIgnoreCase(s7));//忽略大小写*/

equals底层：

【4】String类实现了Comparable接口，里面有一个抽象方法叫compareTo，所以String中一定要对这个方法进行重写：
比较两个值的内容的大小，相等返回0，大于返回一个整数，小于返回一个负数

String s8 = new String("abc");
String s9 = new String("accdef");
System.out.println(s8.compareTo(s9));
/*String s8 = new String("abc");
String s9 = new String("Abc");
System.out.println(s8.compareToIgnoreCase(s9));//忽略大小写
*/

compareTo底层：

【5】其它常用方法： 

        //字符串的截取：String s10 = "abcdefghijk";System.out.println(s10.substring(3));System.out.println(s10.substring(3,6));//[3,6)//字符串的拼接/合并：System.out.println(s10.concat("pppp"));//字符串中的字符的替换：String s11 = "abcdeahija";System.out.println(s11.replace('a','u'));//按照指定的字符串进行分裂为数组的形式：String s12 = "a-b-c-d-e-f";String[] strs = s12.split("-");System.out.println(Arrays.toString(strs));//转大小写的方法：String s13 = "abc";System.out.println(s13.toUpperCase());System.out.println(s13.toUpperCase().toLowerCase());//去除首尾空格：String s14 = "   a  b  c   ";System.out.println(s14.trim());//toString()String s15 = "abc";System.out.println(s15.toString());//转换为String类型：传入任何类型的数据都将转换为String类型System.out.println(String.valueOf(String.valueOf(false)));

【6】String类的练习： 

public class Test {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {String str = "  hello  themyth      ";System.out.println(str);String ret = str.trim();//去掉的字符串开头和结尾的空白字符(空格、换行、制表符等)System.out.println(ret);String string  = "themyth@ws";System.out.println(string.contains("ws"));//判断字符串里面是否包含了这个内容。}//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main2(String[] args) {//字符串的拆分：String str1 = "hello handsome themyth";String[] strs = str1.split(" ");/*for (String s : strs) {System.out.println(s);}*/for (int i = 0; i < strs.length; i++) {System.out.println(strs[i]);//hello//handsome//themyth}String[] strs2 = str1.split(" ", 2);for (int i = 0; i < strs2.length; i++) {System.out.println(strs2[i]);//hello//handsome themyth}String str2 = "192.168.0.1";String[] strs3 = str2.split("\\.");for (int i = 0; i < strs3.length; i++) {System.out.println(strs3[i]);//192//168//0//1}System.out.println("===");String str3 = "192\\168\\0\\1";String[] strs4 = str3.split("\\\\");//  "\\"表示一个"\"for (int i = 0; i < strs4.length; i++) {System.out.println(strs4[i]);//192//168//0//1}System.out.println("===");String str4 = "192&168=1";String[] strs5 = str4.split("&|=");//for (int i = 0; i < strs5.length; i++) {System.out.println(strs5[i]);//192//168//1}System.out.println("===");//多次拆分：String message = "name=themyth&age=22";String[] ms = message.split("&|=");for (String s : ms) {System.out.println(s);//name//themyth//age//22}System.out.println("===");String message2 = "name=themyth&age=22";String[] ms2 = message2.split("&");for (int i = 0; i < ms2.length; i++) {String[] ms3 = ms2[i].split("=");for (String s : ms3) {System.out.println(s);//name//themyth//age//22}}//字符串的截取：String str = "abcdefgh";String s1 = str.substring(2);//cdefgh 返回从2位置开始所截去的字符System.out.println(s1);String s2 = str.substring(2,6);//cdef 截取下标区间[2,6)的字符System.out.println(s2);}//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main1(String[] args) {String str1 = "themyth";char ch = str1.charAt(1);//h 下标对应的字符System.out.println(ch);for (int i = 0; i < str1.length(); i++) {if (i != str1.length() - 1) {System.out.print(str1.charAt(i) + " ");} else {System.out.println(str1.charAt(i));}}//t h e m y t hString str2 = "ababcabcabc";int b = str2.indexOf('b');//1 字符第一次出现位置的下标，默认从下标为0开始查找System.out.println(b);int b1 = str2.indexOf('b', 5);//6 从下标为5的字符开始查找，字符第一次出现位置的下标System.out.println(b1);//在主串中 查找子串int abc = str2.indexOf("abc");System.out.println(abc);//2 返回"abc"首字符a第一次出现的位置int b2 = str2.lastIndexOf('b');//9 从后往前找，字符第一次出现位置的下标System.out.println(b2);int b3 = str2.lastIndexOf('b', 5);//3 从下标为5的字符从后往前开始查找，字符第一次出现位置的下标System.out.println(b3);int b4 = str2.lastIndexOf("abc", 7);//5 从下标为7的字符从后往前找子串，如果找到了第一个能够匹配的字串，返回该子串的第一个字符System.out.println(b4);String str3 = String.valueOf(123);//将...转换为字符串System.out.println(str3);String str4 = "123";int data = Integer.parseInt(str4);System.out.println(data);Double data2 = Double.parseDouble(str4);System.out.println(data2);//123.0String str5 = "TheMyth";String str6 = "themyth";System.out.println(str5.toLowerCase());//themythSystem.out.println(str6.toUpperCase());//THEMYTHString str7 = "abcdef";char[] chars = str7.toCharArray();//字符串--->字符数组for (int i = 0; i < chars.length; i++) {if (i != chars.length - 1) {System.out.print(chars[i] + " ");} else {System.out.println(chars[i]);}}//a b c d e fString str8 = new String(chars);//字符数组->字符串System.out.println(str8);String str9 = String.format("%d-%d-%d", 2021, 6, 16);//格式化打印（用的很少）System.out.println(str9);//参数不同。replace的参数是char和CharSequence，即可以支持字符的替换，也支持字符串的替    //换；replaceAll的参数是regex，即基于规则表达式的替换。//替换方式不同。replace是全部替换，即把源字符串中的某一字符或字符串全部换成指定的字符或            //字符串；replaceAll也是全部替换，但如果所用的参数据不是基于规则表达式的，则只替换第一 //次出现的字符串。String str10 = "abcabcdabcde";String replace = str10.replace('a', 'o');//obcobcdobcdeSystem.out.println(replace);String replace1 = str10.replace("abc", "x");//xxdxdeSystem.out.println(replace1);String replace2 = str10.replaceAll("abc", "ooo");//oooooodooodeSystem.out.println(replace2);String replace3 = str10.replaceFirst("abc", "520");//520abcabcdeSystem.out.println(replace3);//注意：字符串是不可变的对象，替换不修改当前字符串！}
}

字符串的不可变性

所有涉及到可能修改字符串内容的操作都是创建一个新对象，改变的是新对象
例如：substring，返回的都是一个新的字符串对象

public class Test {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {String str1 = "abc";String str2 = new String("abc");System.out.println(str1 == str2);//false}
}

public class Test {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {String str1 = "abc";String str2 = "abc";System.out.println(str1 == str2);//true}
}

总结：“”双引号里面的值存在字符串常量池中，
如果已经存过一次了，就不会进行第二次存储，
直接返回字符串常量池的对象即可 

【纠正】网上有些人说：字符串不可变是因为其内部保存字符的数组被final修饰了，因此不能改变。这种说法是错误的，不是因为String类自身，或者其内部value被final修饰而不能被修改。
final修饰类表明该类不想被继承，final修饰引用类型表明该引用变量不能引用其他对象，但是其引用对象中的内容是可以修改的。
例如： 

import java.util.Arrays;
public class Test {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {final int[] array = new int[]{1, 2, 3, 4};array[0] = 666;//指向的内容可以修改//array = new int[]{1, 2, 3, 4, 5};指向本身不能修改System.out.println(Arrays.toString(array));//[666, 2, 3, 4]}
}

真实的原因是：
在String类中是压根拿不到value[ ]的值，因为根本就没有提供设置和获取value的方法
所以字符串不可变的

为什么 String 要设计成不可变的?(不可变对象的好处是什么?) 
1. 方便实现字符串对象池. 如果 String 可变, 那么对象池就需要考虑写时拷贝的问题了. 
2. 不可变对象是线程安全的. 
3. 不可变对象更方便缓存 hash code, 作为 key 时可以更高效的保存到 HashMap 中.

String的内存分析 

【1】字符串拼接：

public class Test {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {String s1 = "a"+"b"+"c";String s2 = "ab"+"c";String s3 = "a"+"bc";String s4 = "abc";String s5 = "abc"+"";}
}

上面的字符串，会进行编译器优化，直接合并成为完整的字符串，我们可以反编译验证： 

然后在常量池中，常量池的特点是第一次如果没有这个字符串，就放进去，如果有这个字符串，就直接从常量池中取：

内存：

 【2】new关键字创建对象：

String s6 = new String("abc");

内存：开辟两个空间（1.字符串常量池中的字符串 2.堆中的开辟的空间） 

【3】有变量参与的字符串拼接： 

public class Test {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {String a = "abc";String b = a + "def";System.out.println(b);}
}

a变量在编译的时候不知道a是“abc”字符串，所以不会进行编译期优化，不会直接合并为“abcdef” 

反汇编过程：为了更好的帮我分析字节码文件是如何进行解析的：

利用IDEA中的控制台：

字符串修改：

public class Test {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {/*String str = "hello";str += "abc";System.out.println(str);for (int i = 0; i < 10; i++) {str += "abc";//不建议在循环中使用+对字符进行拼接，要创建很多临时的对象，效率低}*///在底层的代码：String str = "hello";//对象StringBuilder sb = new StringBuilder();//对象sb.append(str);sb.append("abc");//对象str = sb.toString();//对象//共创建了4个对象，所以上面那种写法很不好，如果还是在循环里面进行字符拼接，那效率更低System.out.println(str);}
}

尽量避免直接对String类型对象进行修改，因为String类是不能修改的，所有的修改都会创建新对象，效率非常低下。

public class Test {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {long start = System.currentTimeMillis();String s = "";for (int i = 0; i < 10000; ++i) {s += i;}long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end - start);start = System.currentTimeMillis();StringBuffer sbf = new StringBuffer("");for (int i = 0; i < 10000; ++i) {sbf.append(i);}end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end - start);start = System.currentTimeMillis();StringBuilder sbd = new StringBuilder("");for (int i = 0; i < 10000; ++i) {sbd.append(i);}end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end - start);}
}

可以看到在对String类进行修改时，效率是非常慢的，
因此：尽量避免对String的直接修改，如果要修改建议尽量使用StringBuffer或StringBuilder 

StringBuilder类

【1】字符串的分类：
（1）不可变字符串：String
（2）可变字符串：StringBuilder，StringBuffer

【2】StringBuilder底层：非常重要的两个属性： 

【3】对应内存分析：  

从源码分析：

因为value数组被使用了，所以count的值要发生改变
最后返回当前构建的那个对象，实际上在底层就是返回一个复制之后的数组。 

注意：count是StringBuilder底层那个value数组被使用的长度
上述说的第几步到第几步不是真正程序执行的步骤，是自定义，方便自己理解的步骤。 

 

 从源码分析新传入的7个o在底层怎样运作的：

public class Test {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {//创建StringBuilder的对象：StringBuilder sb3 = new StringBuilder();//表面上调用StringBuilder的空构造器，实际底层是对value数组进行初始化，长度为16StringBuilder sb2 = new StringBuilder(3);//表面上调用StringBuilder的有参构造器，传入一个int类型的数，实际底层就是对value数组进行初始化，长度为你传入的数字StringBuilder sb = new StringBuilder("abc");System.out.println(sb.append("def").append("aaaaaaaa").append("bbb").append("ooooooo").toString());//链式调用方式：return this}
}

 

解释可变和不可变字符串

【1】String---》不可变

【2】StringBuilder---》可变
可变，在StringBuilder这个对象的地址不变的情况下，想把“abc”变成“abcdef”是可能的，直接追加即可  

public class Test {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {StringBuilder sb = new StringBuilder();System.out.println(sb.append("abc") == sb.append("def"));//true，同一个对象}
}

常用方法

【1】StringBuilder常用方法：

public class TestStringBuilder {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {StringBuilder sb = new StringBuilder("nihaojavawodeshijie");//增sb.append("这是梦想");System.out.println(sb);//nihaojavawodeshijie这是梦想//删sb.delete(3,6);//删除位置在[3,6)上的字符System.out.println(sb);//nihavawodeshijie这是梦想sb.deleteCharAt(16);//删除位置在16上的字符System.out.println(sb);//nihavawodeshijie是梦想//改-->插入StringBuilder sb1 = new StringBuilder("$23445980947");sb1.insert(3,",");//在下标为3的位置上插入","System.out.println(sb1);//$23,445980947//改-->替换StringBuilder sb2 = new StringBuilder("$2你好吗5980947");sb2.replace(3,5,"我好累");//在下表[3,5)位置上替换字符串System.out.println(sb2);//$2你我好累5980947sb.setCharAt(3,'!');System.out.println(sb);//nih!vawodeshijie是梦想//查StringBuilder sb3 = new StringBuilder("asdfa");for (int i = 0; i < sb3.length(); i++) {System.out.print(sb3.charAt(i)+"\t");//a	s	d	f	a}System.out.println();//截取String str = sb3.substring(2,4);//截取[2,4)返回的是一个新的String，对StringBuilder没有影响System.out.println(str);//df//反转sb3.reverse();System.out.println(sb3);//afdsa}
}

【2】StringBuffer常用方法：   与StringBuilder一致，他们的父类都是AbstractStringBuilder

public class Test03 {//这是一个main方法，是程序的入口：public static void main(String[] args) {StringBuffer sb = new StringBuffer("nihaojavawodeshijie");//增sb.append("这是梦想");System.out.println(sb);//nihaojavawodeshijie这是梦想//删sb.delete(3,6);//删除位置在[3,6)上的字符System.out.println(sb);//nihavawodeshijie这是梦想sb.deleteCharAt(16);//删除位置在16上的字符System.out.println(sb);//nihavawodeshijie是梦想//改-->插入StringBuffer sb1 = new StringBuffer("$23445980947");sb1.insert(3,",");//在下标为3的位置上插入 ,System.out.println(sb1);//$23,445980947//改-->替换StringBuffer sb2 = new StringBuffer("$2你好吗5980947");sb2.replace(3,5,"我好累");//在下表[3,5)位置上插入字符串System.out.println(sb2);//$2你我好累5980947sb.setCharAt(3,'!');System.out.println(sb);//nih!vawodeshijie是梦想//查StringBuffer sb3 = new StringBuffer("asdfa");for (int i = 0; i < sb3.length(); i++) {System.out.print(sb3.charAt(i)+"\t");//a	s	d	f	a}System.out.println();//截取String str = sb3.substring(2,4);//截取[2,4)返回的是一个新的String，对StringBuilder没有影响System.out.println(str);//df//反转sb3.reverse();                                                                                        System.out.println(sb3);//afdsa}
}

String和StringBuilder最大的区别在于String的内容无法修改，而StringBuilder的内容可以修改。
频繁修改字符串的情况考虑使用StringBuilder。

注意：String和StringBuilder类不能直接转换。
如果要想互相转换，可以采用如下原则: 
String变为StringBuilder: 利用StringBuilder的构造方法或append()方法 
StringBuilder变为String: 调用toString()方法。

面试题：String，StringBuilder，StringBuffer之间的区别和联系

（1）String、StringBuffer、StringBuilder区别与联系

1. String类是不可变类，即一旦一个String对象被创建后，包含在这个对象中的字符序列是不可改变的，直至这个对象销毁。

2. StringBuffer类则代表一个字符序列可变的字符串，可以通过append、insert、reverse、setChartAt、setLength等方法改变其内容。一旦生成了最终的字符串，调用toString方法将其转变为String。

3. JDK1.5新增了一个StringBuilder类，与StringBuffer相似，构造方法和方法基本相同。

StringBuffer采用同步处理，属于线程安全操作；而StringBuilder未采用同步处理，属于线程不安全操作，即StringBuffer是线程安全的，而StringBuilder是线程不安全的，所以性能略高。

通常情况下，创建一个内容可变的字符串，应该优先考虑使用StringBuilder

StringBuilder:JDK1.5开始  效率高   线程不安全

StringBuffer:JDK1.0开始   效率低    线程安全

StringBuilder没有synchronized
而StringBuffer有synchronized

（2）以下总共创建了多少个String对象【前提不考虑常量池之前是否存在】

String str = new String("ab"); // 会创建多少个对象
String str = new String("a") + new String("b"); // 会创建多少个对象

String类的OJ练习

（1）字符串中的第一个唯一的字符

题目链接：https://leetcode.cn/problems/first-unique-character-in-a-string/

class Solution {public int firstUniqChar(String s) {//int[] count = new int[256];int[] count = new int[26];// 统计每个字符出现的次数for (int i = 0; i < s.length(); ++i) {count[s.charAt(i) - 'a']++;}// 找第一个只出现一次的字符for (int i = 0; i < s.length(); ++i) {if (1 == count[s.charAt(i) - 'a']) {return i;}}return -1;}
}

（2）字符串中最后一个单词的长度

题目链接：https://www.nowcoder.com/practice/8c949ea5f36f422594b306a2300315da?tpId=37&&tqId=21224&rp=5&ru=/activity/oj&qru=/ta/huawei/question-ranking

import java.util.Scanner;
// 注意类名必须为 Main, 不要有任何 package xxx 信息
public class Main {public static void main(String[] args) {Scanner in = new Scanner(System.in);// 注意 hasNext 和 hasNextLine 的区别while (in.hasNextLine()) { // 注意 while 处理多个 caseString s = in.nextLine();// 1. 找到最后一个空格// 2. 获取最后一个单词：从最后一个空格+1位置开始，一直截取到末尾// 3. 打印最后一个单词长度int index = s.lastIndexOf(" ");String ret = s.substring(index+1);System.out.println(ret.length());}}
}

（3）验证回文串

题目链接：https://leetcode.cn/problems/valid-palindrome/ 

class Solution {public boolean isPalindrome(String s) {s = s.toLowerCase();int left = 0;int right = s.length() - 1;while (left < right) {//不是有效字符就++遍历下个字符，有可能有多个空格，所以要用while，还有个前提是全程一直要left < right，因为有可能一直都没有遇到有效字符，left >= rightwhile (left < right && !isValidChar(s.charAt(left))) {left++;}//left是有效字符了while (left < right && !isValidChar(s.charAt(right))) {right--;}//right是有效字符了if (s.charAt(left) != s.charAt(right)) {return false;} else {left++;right--;}}return true;}private boolean isValidChar(char ch) {if (Character.isDigit(ch) || Character.isLetter(ch)) {return true;}return false;/*if (ch >= '0' && ch <= '9' || ch >= 'a' && ch <= 'z') {return true;}return false;*/}
}

 (4)华为研发工程师编程题——字符集合

import java.util.Scanner;
public class Main {public static void main(String[] args) {Scanner sc = new Scanner(System.in);while (sc.hasNext()) {String str = sc.nextLine();StringBuilder sb = new StringBuilder();for (int i = 0; i < str.length(); i++) {char ch = str.charAt(i);if (!sb.toString().contains(ch + "")) {//contains里面只能是字符串序列，ch是单个字符，ch+""就变成了字符串sb.append(ch);}}System.out.println(sb.toString());}sc.close();}
}