【Java基础】String & StringBuffer & StringBuilder

String

String 对象是不可变的。String 类中每一个看起来会修改 String 值的方法，实际上都是创建了一个全新的 String 对象，以包含修改后的字符串内容。而最初的 String 对象则丝毫未动。

String 真正不可变原因：

• 保存字符串的数组被 final 修饰且为私有的，并且String 类没有提供/暴露修改这个字符串的方法。
• String 类被 final 修饰导致其不能被继承，进而避免了子类破坏 String 不可变。

// strings/Immutable.java
public class Immutable { 
    public static String upcase(String s) { 
        return s.toUpperCase(); 
    } 
    public static void main(String[] args) { 
        String q = "howdy";
        System.out.println(q); // howdy 
        String qq = upcase(q); 
        System.out.println(qq); // HOWDY 
        System.out.println(q); // howdy 
    } 
} 
/* Output: 
howdy
HOWDY 
howdy
*/ 

当把 q 传递给 upcase() 方法时，实际传递的是引用的一个拷贝。其实，每当把 String 对象作为方法的参数时，都会复制一份引用，而该引用所指向的对象其实一直待在单一的物理位置上，从未动过。

回到 upcase() 的定义，传入其中的引用有了名字 s，只有 upcase() 运行的时候，局部引用 s 才存在。一旦 upcase() 运行结束，s 就消失了。当然了，upcase() 的返回值，其实是最终结果的引用。这足以说明，upcase() 返回的引用已经指向了一个新的对象，而 q 仍然在原来的位置。

StringBuilder与StringBuffer

StringBuilder 与 StringBuffer 都继承自 AbstractStringBuilder 类，在 AbstractStringBuilder 中也是使用字符数组保存字符串，不过没有使用 final 和 private 关键字修饰， AbstractStringBuilder 类还提供了很多修改字符串的方法比如 append 方法。

StringBuilder 提供了丰富而全面的方法，包括 insert()、replace()、substring()，甚至还有reverse()，但是最常用的还是 append() 和 toString()。

StringBuilder 是 Java SE5 引入的，在这之前用的是 StringBuffer。后者是线程安全的（参见并发编程），因此开销也会大些。使用 StringBuilder 进行字符串操作更快一点。

+与StringBuilder

Java 语言本身并不支持运算符重载，“+”和“+=”是专门为 String 类重载过的运算符，也是 Java 中仅有的两个重载过的运算符。

// strings/Concatenation.java

public class Concatenation {
    public static void main(String[] args) { 
        String mango = "mango"; 
        String s = "abc" + mango + "def" + 47; 
        System.out.println(s);
    } 
}
/* Output:
abcmangodef47 
*/

在这里，编译器创建了一个 StringBuilder 对象，用于构建最终的 String，并对每个字符串调用了一次 append() 方法，最后调用 toString() 生成结果。

在循环内使用“+”进行字符串的拼接的话，存在比较明显的缺陷：编译器不会创建单个 StringBuilder 以复用，会导致创建过多的 StringBuilder 对象。

对于三者使用的总结：

1. 操作少量的数据: 适用 String
2. 单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuilder
3. 多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据: 适用 StringBuffer

字符串操作

以下是 String 对象具备的一些基本方法。重载的方法归纳在同一行中：

方法	参数，重载版本	作用
构造方法	默认版本，String，StringBuilder，StringBuffer，char数组，byte数组	创建String对象
length()		String中字符的个数
charAt()	int索引	获取String中索引位置上的char
getChars()，getBytes()	待复制部分的开始和结束索引，复制的目标数组，目标数组的开始索引	复制char或byte到一个目标数组中
toCharArray()		生成一个char[]，包含String中的所有字符
equals()，equalsIgnoreCase()	与之进行比较的String	比较两个String的内容是否相同。如果相同，结果为true
compareTo()，compareToIgnoreCase()	与之进行比较的String	按词典顺序比较String的内容，比较结果为负数、零或正数。注意，大小写不等价
contains()	要搜索的CharSequence	如果该String对象包含参数的内容，则返回true
contentEquals()	与之进行比较的CharSequence或StringBuffer	如果该String对象与参数的内容完全一致，则返回true
isEmpty()		返回boolean结果，以表明String对象的长度是否为0
regionMatches()	该String的索引偏移量，另一个String及其索引偏移量，要比较的长度。重载版本增加了“忽略大小写”功能	返回boolean结果，以表明所比较区域是否相等
startsWith()	可能的起始String。重载版本在参数中增加了偏移量	返回boolean结果，以表明该String是否以传入参数开始
endsWith()	该String可能的后缀String	返回boolean结果，以表明此参数是否是该字符串的后缀
indexOf()，lastIndexOf()	重载版本包括：char，char与起始索引，String，String与起始索引	如果该String并不包含此参数，就返回-1；否则返回此参数在String中的起始索引。lastIndexOf()是从后往前搜索
matches()	一个正则表达式	返回boolean结果，以表明该String和给出的正则表达式是否匹配
split()	一个正则表达式。可选参数为需要拆分的最大数量	按照正则表达式拆分String，返回一个结果数组
join()（Java8引入的）	分隔符，待拼字符序列。用分隔符将字符序列拼接成一个新的String	用分隔符拼接字符片段，产生一个新的String
substring()（即subSequence()）	重载版本：起始索引；起始索引+终止索引	返回一个新的String对象，以包含参数指定的子串
concat()	要连接的String	返回一个新的String对象，内容为原始String连接上参数String
replace()	要替换的字符，用来进行替换的新字符。也可以用一个CharSequence替换另一个CharSequence	返回替换字符后的新String对象。如果没有替换发生，则返回原始的String对象
replaceFirst()	要替换的正则表达式，用来进行替换的String	返回替换首个目标字符串后的String对象
replaceAll()	要替换的正则表达式，用来进行替换的String	返回替换所有目标字符串后的String对象
toLowerCase()，toUpperCase()		将字符的大小写改变后，返回一个新的String对象。如果没有任何改变，则返回原始的String对象
trim()		将String两端的空白符删除后，返回一个新的String对象。如果没有任何改变，则返回原始的String对象
valueOf()（static）	重载版本：Object；char[]；char[]，偏移量，与字符个数；boolean；char；int；long；float；double	返回一个表示参数内容的String
intern()		为每个唯一的字符序列生成一个且仅生成一个String引用
format()	要格式化的字符串，要替换到格式化字符串的参数	返回格式化结果String

参考资料

深入探究可参考如下内容

onJava8

JavaGuide string

深入解析string