Java字符串与内存管理-优快云博客

一、StringBuffer类

在讲解StringBuffer类之前先来回顾一下String类特点：

一个字符串常量就是String类的匿名对象；
String类对象有两种实例化方式：
|- 方式一：直接赋值，可以自动入池，只开辟一块内存空间；

|- 方式二：构造方法实例化，会开辟两块空间，其中一块将成为垃圾，不会自动入池，可以使用intern()方法手工入池；

字符串内容一旦声明则不可改变。

正是因为字符串内容一旦声明不可改变，所以如果在频繁修改字符串内容的程序上是不能够使用String的，那么为此在Java之中又提供有一个StringBuffer类，而String和StringBuffer类最大的特征在于：String不可改变内容，而StringBuffer可以改变。在String类对象之中使用“+”可以实现字符串连接操作，但是在StringBuffer类之中只能够使用append()方法实现字符串连接：public StringBuffer append(数据类型 b)。既然返回的是StringBuffer就可以一直使用append()连接。

范例：观察程序

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 方便处理
		StringBuffer buf = new StringBuffer();
		buf.append("Hello ").append("World ").append("!!!");
		fun(buf);
		System.out.println(buf);
	}

	public static void fun(StringBuffer temp) {
		temp.append("\n").append("Hello MLDN .");
	}
}

此时在fun()方法之中对StringBuffer类对象所做的修改可以影响原始对象，所以就可以得出结论：StringBuffer的内容可以进行修改。

到此已经学习过了两个表示字符串的类：String、StringBuffer，那么这两个类有什么联系呢？

String类定义：

StringBuffer类定义：

public final class String

extends Object

implements Serializable, Comparable, CharSequence

public final class StringBuffer

extends Object

implements Serializable, CharSequence

发现String和StringBuffer两个类都是CharSequence接口的子类。那么就表示，如果见到某些方法上的参数或返回值类型是CharSequence，就应该立刻想到是字符串。

范例：利用CharSequence接收

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 方便处理
		StringBuffer buf = new StringBuffer();
		buf.append("Hello ").append("World ").append("!!!");
		CharSequence csA = buf; // StringBuffer实现CharSequence
		CharSequence csB = "HELLO"; // String实现了CharSequence
		System.out.println(csA);
		System.out.println(csB);
	}
}

但是虽然String和StringBuffer都是CharSequence接口的子类，可是这两个类的对象并不可能直接进行转型。但是在实际的工作之中毕竟直接使用String和StringBuffer这两子类居多。那么这两个类对象之间也可以进行转型。

1、将String变为StringBuffer；

· 利用StringBuffer类的构造方法：public StringBuffer(String str)。

利用StringBuffer类的append()方法：public StringBuffer append(String str)。
public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 方便处理
		StringBuffer bufA = new StringBuffer("Hello"); // String变为StringBuffer
		StringBuffer bufB = new StringBuffer();
		bufB.append("World");
		System.out.println(bufA);
		System.out.println(bufB);
	}
}

2、将StringBuffer变为String

· 所有类对象都支持变为String方法：public String toString()；

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 方便处理
		StringBuffer bufA = new StringBuffer("Hello"); // String变为StringBuffer
		String str = bufA.toString(); // StringBuffer变为String
		System.out.println(str);
	}
}

除了以上的基本特征之外，在StringBuffer类里面还提供有一些String类所没有的方法。

范例：执行数据插入

方法：public StringBuffer insert(int offset, 数据类型 l)。

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 方便处理
		StringBuffer buf = new StringBuffer("Hello"); // String变为StringBuffer
		buf.insert(0, "你好 ");
		System.out.println(buf);
	}
}

范例：删除部分数据

方法：public StringBuffer delete(int start, int end)；

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 方便处理
		StringBuffer buf = new StringBuffer("Hello World");
		buf.delete(5, 11);
		System.out.println(buf);
	}
}

范例：字符串反转

方法：public StringBuffer reverse()。

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 方便处理
		StringBuffer buf = new StringBuffer("Hello World");
		System.out.println(buf.reverse());
	}
}

扩展题目：请解释String和StringBuffer的区别？

String和StringBuffer都是CharSequence接口的子类，其中String的内容不可以修改，而StringBuffer的内容可以修改；
StringBuffer类提供了与String类互补的操作方法，例如：append()、insert()、reverse()。

工作之中使用最多的一定是String类，只有在频繁修改的时候才使用StringBuffer类。

在JDK 1.5之后Java增加了一个StringBuilder类，此类定义如下：

public final class StringBuilder
extends Object
implements Serializable, CharSequence

但是通过方法组成可以发现，StringBuilder和StringBuffer类的操作方法可以说是完全一样的。

范例：使用StringBuilder

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 方便处理
		StringBuilder buf = new StringBuilder("Hello World");
		System.out.println(buf.reverse());
	}
}

范例：比较一下String、StringBuffer、StringBuilder的区别

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		testString();
		testStringBuffer();
		testStringBuilder();
	}

	public static void testString() { // 方便处理
		long start = System.currentTimeMillis();
		String str = "";
		for (int x = 0; x < 20000; x++) {
			str += x;
		}
		long end = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("1、String花费：" + (end - start));
	}

	public static void testStringBuffer() { // 方便处理
		long start = System.currentTimeMillis();
		StringBuffer str = new StringBuffer();
		for (int x = 0; x < 200000; x++) {
			str.append(x);
		}
		long end = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("2、StringBuffer花费：" + (end - start));
	}

	public static void testStringBuilder() { // 方便处理
		long start = System.currentTimeMillis();
		StringBuilder str = new StringBuilder();
		for (int x = 0; x < 200000; x++) {
			str.append(x);
		}
		long end = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("2、StringBuffer花费：" + (end - start));
	}
}

可以发现，如果在频繁修改的情况下，String的性能是明显不足的，而StringBuffer和StringBuilder明显是高效的，但是以上的代码是在单线程情况下，如果是多线程共同操作，那么StringBuilder会更快，因为StringBuilder采用的是异步处理，而StringBuffer采用的是同步处理的，但是StringBuffer数据安全。

扩展题目：请解释String、StringBuffer、StringBuilder的区别？

String不适合于字符串的频繁修改，而StringBuffer和StringBuilder适合于频繁修改，而且速度要远远高于String；
StringBuffer是在JDK 1.0的时候引入的，而StringBuilder是在JDK 1.5的时候引入的，而且StringBuffer和StringBuilder继承结构相同，方法的组成也相同；
StringBuffer中的所有方法都使用synchronized进行标记，都是同步方法，性能相对较低，而StringBuilder采用的异步处理，性能相对较高，但是StringBuffer在多线程操作时的数据安全性要高于StringBuilder。

二、Runtime类

在每一个JVM进程之中都会存在有一个Runtime类的实例化对象，此类对象将由JVM为用户提供好。但是为了保持只有一个Runtime类的实例化对象，所以Runtime类所采用的是一个单例设计模式，构造方法被私有化了。

既然此处是单例设计模式，那么一定会存在有一个static方法可以取得本类的实例化对象：

取得Runtime类对象：public static Runtime getRuntime()；
当取得了Runtime类对象之后就可以通过如下的三个方法取得一些内存信息：

最大可用内存量：public long maxMemory()；
可用内存量：public long totalMemory()；
空闲内存量：public long freeMemory()。
清理垃圾空间：public void gc()。

范例：观察内存信息

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) {
		Runtime run = Runtime.getRuntime(); // 单例设计
		System.out.println("1、MAX = " + run.maxMemory());
		System.out.println("1、TOTAL = " + run.totalMemory());
		System.out.println("1、FREE = " + run.freeMemory());
		String str = "";
		for (int x = 0; x < 30000; x++) {
			str += x; // 垃圾产生
		}
		System.out.println("2、MAX = " + run.maxMemory());
		System.out.println("2、TOTAL = " + run.totalMemory());
		System.out.println("2、FREE = " + run.freeMemory());
		run.gc();
		System.out.println("3、MAX = " + run.maxMemory());
		System.out.println("3、TOTAL = " + run.totalMemory());
		System.out.println("3、FREE = " + run.freeMemory());
	}
}

扩展题目：请问什么是GC？如何操作？

GC是垃圾收集器（Garbage Collector），是负责进行垃圾空间清理的线程；
在Java之中可以由JVM自动调用GC，或者是由用户调用Runtime类中的gc()方法手工清理垃圾。

三、System类

对于System类应该是很熟悉的，至少已经接触过两类方法：输出、数组排序，但是对于之前给出的数组排序方法名称并不标准：public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)。此方法基本上不用。

在System类里面有一个方法是取得当前的日期时间：public static long currentTimeMillis()。此时取得的数据只是一个数值，并不是传统意义的年、月、日。

范例：观察currentTimeMillis()方法

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 方便处理
		long start = System.currentTimeMillis();
		String str = "";
		for (int x = 0; x < 30000; x++) {
			str += x; // 垃圾产生
		}
		long end = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("本操作所花费的时间：" + (end - start));
	}
}

在System类之中存在如下的一个方法：public static void gc()。但是此操作并不是一个新的操作，通过System类调用gc()就等价于调用了Runtime类的gc()方法，这两个gc()没有任何的区别。

思考？所谓的垃圾指的就是没有任何的栈内存所指向堆内存空间，但是在堆内存变为垃圾之前，一定会经历创建、使用的两个过程，最终的过程才成为垃圾。那么现在的疑问：一个对象产生的时候发现可以通过构造方法做一些对象产生的处理，但是一旦对象没用了，连个说最后一句话的机会都没有。

那么如果希望在对象被回收前可以进行一些处理操作，则可以覆写Object类之中的finliaze()方法：

方法：protected void finalize() throws Throwable；

虽然此时抛出了异常信息，但是不管抛出什么样的信息，最终都不会影响程序的执行。

class Person {
	public Person() {
		System.out.println("啊从出生了。");
	}

	@Override
	protected void finalize() throws Throwable {
		System.out.println("啊从因为得罪李老师，结果自杀了。");
		throw new Exception("老子死的好嗨皮啊！");
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception { // 方便处理
		Person per = new Person();
		per = null;
		System.gc();
	}
}

面试题：请解释final、finally、finalize的区别？

final：关键字，可以定义不能被继承的父类、定义不能被覆写的方法、常量；
finally：关键字，异常处理的统一出口，不管是否有异常都执行；
finalize：方法（protected void finalize() throws Throwable），Object类方法，当对象被清理前执行的收尾操作。

四、对象克隆

克隆指的就是对象的复制操作，在Object类里面提供有一个clone()方法：

clone()方法：protected Object clone() throws CloneNotSupportedException；

要被克隆的对象所在的类需要去实现一个Cloneable接口。但是此接口里面没有包含任何的方法，所以此接口属于一个标识接口，表示一种能力。

class Person implements Cloneable {
	private String name;
	private int age;

	public Person(String name, int age) {
		this.name = name;
		this.age = age;
	}

	@Override
	protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
		return super.clone(); // 调用父类的对象克隆方法
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}

	public void setAge(int age) {
		this.age = age;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "姓名：" + this.name + "，年龄：" + this.age;
	}
}

public class TestDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		Person perA = new Person("张三", 20);
		Person perB = (Person) perA.clone(); // 克隆
		perB.setAge(90);
		System.out.println(perA);
		System.out.println(perB);
	}
}

一定要知道这使用的是一个标识接口，表示能力。