Java字符串

📚 核心目录

• 字符串的本质特性

• 字符串常量池探秘

• 字符串操作性能对比

• StringBuilder核心源码解析

• 编码问题全解

• JDK新特性

• 安全风险防范

• 高频面试题精解

• 性能优化宝典

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⚙️ 字符串的本质特性

不可变性原理

public final class String {
    private final char value[];
    private int hash;
    // ...
}

String对象头

hash字段

value引用

char数组

不可变性的三大优势

1. 线程安全保证

2. 哈希值缓存优化

3. 字符串常量池基础

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字符串常量池探秘

内存分布示意图

35%65%堆内存分布字符串常量池其他对象

intern()方法机制

String s1 = new String("Hello");
s1.intern();  // 将字符串放入常量池（JDK7+）

⚠️ JDK1.7后字符串常量池移到堆内存，允许回收不在引用的常量

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⚡ 字符串操作性能对比

追加操作基准测试

// 使用+拼接
String result = "";
for(int i=0; i<10000; i++) {
    result += i;  // 产生大量临时对象
}
​
// StringBuilder优化
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for(int i=0; i<10000; i++) {
    sb.append(i); // 单对象操作
}

操作方式	10万次耗时(ms)	内存消耗(MB)
+ 运算符	4523	58.7
concat方法	3971	52.3
StringBuilder	23	1.2

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StringBuilder核心源码解析

自动扩容机制

void expandCapacity(int minimumCapacity) {
    int newCapacity = value.length * 2 + 2;
    if (newCapacity - minimumCapacity < 0)
        newCapacity = minimumCapacity;
    value = Arrays.copyOf(value, newCapacity);
}

关键参数优化

// 初始容量计算公式
int initialCapacity = 预估长度 + (预估长度 >> 1);  // 推荐1.5倍冗余空间

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🌐 编码问题全解

编码转换陷阱

String str = "你好";
byte[] bytes1 = str.getBytes("GBK"); 
String str2 = new String(bytes1, "UTF-8"); // 产生乱码

最佳转换实践

// 显示指定编码类型
String data = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);
byte[] output = data.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);

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JDK新特性

Java 9紧凑字符串

// 启用-XX:-CompactStrings可禁用
public final class String {
    private final byte[] value;  // 改用字节数组存储
    private final byte coder;   // 0-Latin1, 1-UTF16
}

新API示例

// Java 11新增方法
String formatted = "Java %s".formatted("11");   // 格式化字符串
String repeat = "AB".repeat(3);                 // "ABABAB"
String strip = "  Unicode  ".strip();           // 去首尾空白

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🔒 安全风险防范

SQL注入防护

// 危险写法
String query = "SELECT * FROM users WHERE name=" + userInput;
​
// 安全写法
PreparedStatement stmt = conn.prepareStatement(
    "SELECT * FROM users WHERE name=?");
stmt.setString(1, userInput);

敏感信息处理

String password = "123456";
Arrays.fill(passwordChars, '\0');  // 及时清除内存数据

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🎯 高频面试题精解

Q1：String、StringBuilder、StringBuffer区别？

特征	String	StringBuilder	StringBuffer
可变性	不可变	可变	可变
线程安全	线程安全	非线程安全	线程安全
性能优势	适合常量操作	单线程首选	安全场景使用

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🚀 性能优化宝典

1. 大文本处理方案

// 分块读取优化
try (BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(path))) {
    String line;
    StringBuilder buffer = new StringBuilder(1024);
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        buffer.append(line).append("\n");
    }
}

2. 正则表达式预编译

private static final Pattern EMAIL_PATTERN = 
    Pattern.compile("^[\\w-]+(\\.[\\w-]+)*@[\\w-]+(\\.[\\w-]+)+$");
​
boolean isValid = EMAIL_PATTERN.matcher(email).matches();

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⚠️ 典型错误示例

错误写法案例集

// 反复拼接新字符串
String fullName = "";
for (String part : nameParts) {
    fullName += part;
}
​
// 未判断空值的分隔
String[] parts = input.split(",");
if (input == null || input.isEmpty()) {
    // 需要处理空值情况
}
​
// 字符串比较错误
if (authCode == "ABC123") {  // 应该使用equals
    // ...
}

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思考与挑战

1. 如何实现O(1)空间复杂度的字符串反转？

2. 什么场景下应当优先使用String.join()方法？

3. 为什么Java保留String的特殊操作符+重载？