Java String类的理解及字符串常量池介绍

目录

• 一. String类简介
• 1. 介绍
• 2. 字符串构造
• 二. 字符串常量池(StringTable)
• 1. 思考？
• 2. 介绍和分析
• 3. intern方法
• 三. 面试题：String类中两种对象实例化的区别
• 四. 字符串的不可变性

一. String类简介

1. 介绍

字符串广泛应用 在 Java 编程中，在 Java 中字符串属于对象，Java 提供了 String 类来创建和操作字符串。

Java的String类在lang包里，java.lang.String是java字符串类，包含了字符串的值和实现字符串相关操作的一些方法；java.lang包里面的类都不需要手动导入，是由程序自动导入。

String表示字符串类型，属于引用数据类型， 内部并不存储字符串本身 ；Java 程序中的所有字符串字面值（如 “abc” ）都作为此类的实例实现。

在String类的实现源码中，String类实例变量如下：

public static void main(String[] args) {
        // s1和s2引用的是不同对象 s1和s3引用的是同一对象
        String s1 = new String("hello");
        String s2 = new String("world");
        String s3 = s1;
        System.out.println(s1.length()); 
        // 获取字符串长度---输出5
        System.out.println(s1.isEmpty()); 
        // 如果字符串长度为0，返回true，否则返回false
}

字符串存储在字符串常量池中，后文中给出具体的理解与分析。

2. 字符串构造

String类提供的构造方式非常多，常用的就以下三种：

public static void main(String[] args) {
        // 使用常量串构造
        String s1 = "hello bit";
        System.out.println(s1);
    
        // 直接newString对象
        String s2 = new String("hello bit");
        System.out.println(s1);
    
        // 使用字符数组进行构造
        char[] array = {'h','e','l','l','o','b','i','t'};
        String s3 = new String(array);
        System.out.println(s1);
    }

二. 字符串常量池(StringTable)

1. 思考？

通过下面的代码，分析和思考字符串对象的创建和字符串常量池。

public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";
        String s2 = "hello";
        String s3 = new String("hello");
        String s4 = new String("hello");
        System.out.println(s1 == s2); // true
        System.out.println(s1 == s3); // false
        System.out.println(s3 == s4); // false
    }

执行及调试结果：

思考为什么执行结果中，创建的字符串的地址是一样的，使用new String的时候比较两个对象的地址却不一样，直接使用字符串常量(“ ”)进行赋值的两个对象比较是相同的；

为什么s1和s2引用的是同一个对象，而s3和s4不是呢？

2. 介绍和分析

在Java程序中，类似于：1， 2， 3，3.14，“hello”等字面类型的常量经常频繁使用，为了使程序的运行速度更快、 更节省内存，Java为8种基本数据类型和String类都提供了常量池。

为了节省存储空间以及程序的运行效率，Java中引入了：

• Class文件常量池：每个.Java源文件编译后生成.Class文件中会保存当前类中的字面常量以及符号信息
• 运行时常量池：在.Class文件被加载时，.Class文件中的常量池被加载到内存中称为运行时常量池，运行时常量池每个类都有一份
• 字符串常量池(StringTable) ：字符串常量池在JVM中是StringTable类，实际是一个固定大小的HashTable(一种高效用来进行查找的数据结构)，不同JDK版本下字符串常量池的位置以及默认大小是不同的：

JDK版本字符串常量池位置大小设置Java6(方法区)永久代固定大小：1009Java7堆中可设置，没有大小限制，默认大小：60013Java8堆中可设置，有范围限制，最小是1009

对1中的代码进行分析:

直接使用字符串常量进行赋值

public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";
        String s2 = "hello";
        System.out.println(s1 == s2); // true
}

当字节码文件加载时，字符常量串“hello”已经创建好了，并保存在字符串常量池中，

当直接使用常量串赋值的时候（ String s1 = “hello”;）会优先从字符串常量池找，找到了就将该字符串引用赋值给要赋值的对象（s1和s2）;

所以s1和s2内放的都是字符串常量池中“hello”字符串所创建对象的引用，是相同的。

通过new创建String类对象

使用new来创建String对象，每次new都会新创建一个对象，每个对象的地址都是唯一的，所以s3和s4的引用是不相同的。

使用常量串创建String类型对象的效率更高，而且更节省空间。用户也可以将创建的 字符串对象通过 intern 方式添加进字符串常量池中。

3. intern方法

intern 是一个native方法(Native方法指：底层使用C++实现的，看不到其实现的源代码);

该方法的作用是手动将创建的String对象添加到常量池中。

public static void main(String[] args) {
        char[] ch = new char[]{'a', 'b', 'c'};
        String s1 = new String(ch); // s1对象并不在常量池中
        //s1.intern(); 
        //intern调用之后，会将s1对象的引用放入到常量池中
        String s2 = "abc"; // "abc" 在常量池中存在了，s2创建时直接用常量池中"abc"的引用
        System.out.println(s1 == s2);

}

// 输出false
// 将上述方法打开之后，就会输出true

三. 面试题：String类中两种对象实例化的区别

JDK1.8中

• String str = “hello”；只会开辟一块堆内存空间，保存在字符串常量池中，然后str共享常量池中的
• String对象String str = new String(“hello”)；会开辟两块堆内存空间，字符串"hello"保存在字符串常量池中，然后用常量池中的String对象给新开辟的String对象赋值。
• String str = new String(new char[]{‘h’, ‘e’, ‘l’, ‘l’, ‘o’})先在堆上创建一个String对象，然后利用copyof将重新开辟数组空间，将参数字符串数组中内容拷贝到String对象中

四. 字符串的不可变性

String是一种不可变对象. 字符串中的内容是不可改变。字符串不可被修改，是因为：

String类在设计时就是不可改变的，String类实现描述中已经说明了

String类中的字符实际保存在内部维护的value字符数组中，该图还可以看出：

• String类被final修饰，表明该类不能被继承
• value被修饰被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。
• 字符串真正不能被修改的原因是，存储字符串的value是被private修饰的，只能在String类中使用，但String中并没有提供访问value的公开方法

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。

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

比如 replace 方法：

注意：

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 static void main(String[] args) {
        String str = "";
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            str += i;
        }
        System.out.println(str);
}

执行结果：

这种方式不推荐使用，因为其效率非常低，中间创建了好多临时对象。

下图是上面代码的汇编，可以看到每一次循环都需要重新创建一个StringBuuilder对象，效率非常低。

• 创建一个StringBuild的对象，假设为temp
• 将str对象append(追加)temp之后
• 将"world"字符串append(追加)在temp之后
• .temp调用其toString方法构造一个新的String对象

将新String对象的引用赋直给str

将上述汇编过程转化为类似代码如下：

public static void main(String[] args) {
        String str = "";
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
            stringBuilder.append(str);
            stringBuilder.append(i);
            str = stringBuilder.toString();
        }
        System.out.println(str);
}

这里可以将上述代码优化一下进行对比，只创建一次StringBuilder即可：

public static void main8(String[] args) {
        String str = "";
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        stringBuilder.append(str);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            stringBuilder.append(i);
        }
        System.out.println(stringBuilder);
}

通过下面的代码对比String和StringBuildder、StringBuffer效率上的差异：

ublic 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);
}

执行结果：

可以看出在对String类进行修改时，效率是非常慢的，因此：尽量避免对String的直接需要，如果要修改建议尽量 使用StringBuffer或者StringBuilder。

到此这篇关于Java String类的理解及字符串常量池介绍的文章就介绍到这了,更多相关Java String类内容请搜索自由互联以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持自由互联！