Java 字符串完全解析：从基础到高级应用_java中的解析字符串-优快云博客

字符串是编程中最常用的数据类型之一，Java 对字符串的处理提供了丰富而强大的支持。本文将深入解析 Java 字符串的特性、常用操作及最佳实践，帮助你掌握字符串处理的精髓。

字符串基础：Unicode 字符序列

从概念上讲，Java 字符串就是 Unicode 字符的序列。例如字符串 "Java\u2122" 由 5 个 Unicode 字符组成：J、a、v、a 和 ™（商标符号，Unicode 编码为 U+2122）。

在 Java 中，字符串通过 String 类实现，每个用双引号括起来的字符串都是 String 类的实例：

String empty = ""; // 空字符串
String greeting = "Hello"; // 包含5个字符的字符串

字符串的基本操作

子串提取：substring 方法

String 类的 substring 方法用于从一个字符串中提取子串，其签名如下：

String substring(int beginIndex, int endIndex)

beginIndex：子串的起始位置（包含）
endIndex：子串的结束位置（不包含）

示例：

String greeting = "Hello";
String sub = greeting.substring(0, 3); // 结果为 "Hel"

技巧：子串的长度 = endIndex - beginIndex，这种设计让计算子串长度变得非常直观。

也可以只传入起始位置，获取从该位置到字符串末尾的子串：

String rest = greeting.substring(2); // 结果为 "llo"

字符串拼接

Java 中最常用的字符串操作之一就是拼接，使用 + 运算符即可：

String s1 = "Hello";
String s2 = "World";
String combined = s1 + " " + s2; // 结果为 "Hello World"

当 + 运算符两侧有一个是字符串类型时，另一个操作数会自动转换为字符串：

int age = 30;
String message = "Age: " + age; // 结果为 "Age: 30"

对于需要用特定分隔符拼接多个字符串的场景，可以使用 String.join 方法（Java 8+）：

String[] parts = {"S", "M", "L", "XL"};
String sizes = String.join(" / ", parts); // 结果为 "S / M / L / XL"

不可变字符串：重要特性解析

Java 字符串有一个关键特性：不可变性。一旦创建了字符串对象，就不能修改其内容。例如，以下代码看似修改了字符串，实则创建了新字符串：

String greeting = "Hello";
greeting = greeting.substring(0, 3) + "p!"; // 现在 greeting 引用 "Help!"

不可变性的优缺点

优点：

字符串可以安全共享，节省内存
线程安全，无需考虑并发修改问题
可以作为哈希表的键，哈希值不会变化

缺点：

修改字符串会创建新对象，可能影响性能
大量字符串拼接操作效率较低

注意：不可变的是字符串对象本身，而不是引用变量。我们可以让字符串变量指向新的字符串对象。

字符串比较：equals 与 == 的区别

比较字符串是最容易出错的操作之一，关键要区分 equals 方法和 == 运算符：

equals 方法：比较两个字符串的内容是否相同
== 运算符：比较两个字符串是否为同一个对象（即是否指向内存中的同一位置）

示例：

String s1 = "Hello";
String s2 = "Hello";
String s3 = new String("Hello");

s1 == s2; // true（字符串常量池共享）
s1 == s3; // false（s3是新创建的对象）
s1.equals(s3); // true（内容相同）

警告：永远不要用 == 运算符比较字符串内容，这是初学者最容易犯的错误之一！

其他比较方法：

equalsIgnoreCase：忽略大小写比较内容

"Hello".equalsIgnoreCase("HELLO"); // true

compareTo：按字典顺序比较，返回负数、零或正数

"apple".compareTo("banana"); // 负数（"apple"在"banana"之前）

空串与 null 串：避免常见错误

处理字符串时，必须区分空串和 null 串：

空串："" 是长度为 0 的有效字符串对象

String empty = "";
empty.length(); // 0
empty.equals(""); // true

null 串：表示变量未引用任何字符串对象

String str = null;
str == null; // true

检查字符串是否有效（非 null 且非空）：

String str = ...;
if (str != null && !str.isEmpty()) {
    // 字符串有效，可安全操作
}

注意：在 null 上调用任何方法都会抛出 NullPointerException，所以必须先检查 null。

代码单元与码点：Unicode 处理

Java 字符串由 char 序列组成，char 采用 UTF-16 编码表示 Unicode 码点：

大部分常用字符用一个代码单元表示（16 位）
辅助字符（如 emoji 表情）需要两个代码单元表示

理解这一点对正确处理 Unicode 字符至关重要：

String s = "𝄞"; // 音乐符号，U+1D11E
s.length(); // 2（两个代码单元）
s.codePointCount(0, s.length()); // 1（实际码点数量）

常用方法：

codePointAt(int index)：获取指定位置的码点
offsetByCodePoints(int start, int codePointOffset)：计算码点偏移后的索引
codePoints()：返回所有码点的流

遍历字符串的每个码点（正确处理辅助字符）：

String s = "A𝄞B";
int[] codePoints = s.codePoints().toArray();
for (int cp : codePoints) {
    System.out.println(Character.toChars(cp));
}

高效构建字符串：StringBuilder

由于字符串不可变，频繁拼接字符串会创建大量临时对象，影响性能。此时应该使用 StringBuilder：

// 低效方式
String result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    result += i; // 每次都会创建新字符串
}

// 高效方式
StringBuilder builder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    builder.append(i); // 在原有对象上修改
}
String result = builder.toString();

tringBuilder 常用方法：

append(...)：添加各种类型数据到末尾
insert(int offset, ...)：在指定位置插入数据
delete(int start, int end)：删除指定范围的字符
setCharAt(int index, char c)：修改指定位置的字符
reverse()：反转字符串
toString()：转换为 String 对象

提示：StringBuffer 是 StringBuilder 的线程安全版本，性能稍低，单线程环境下优先使用 StringBuilder。

常用 String API 精选

String 类包含 50 多个方法，以下是最常用的一些：

获取信息
- length()：返回代码单元数量
- isEmpty()：判断是否为空串
- charAt(int index)：获取指定位置的代码单元
查找操作
- indexOf(...)：查找子串或码点首次出现的位置
- lastIndexOf(...)：查找子串或码点最后出现的位置
- startsWith(String prefix)：判断是否以指定前缀开头
- endsWith(String suffix)：判断是否以指定后缀结尾
转换操作
- toUpperCase()：转换为大写
- toLowerCase()：转换为小写
- trim()：去除首尾空白字符（Java 11+ 推荐使用 strip()）
- replace(CharSequence old, CharSequence new)：替换所有匹配的子串
其他常用方法
- split(String regex)：按正则表达式拆分字符串
- concat(String str)：拼接字符串（类似 +，但效率较低）
- matches(String regex)：判断是否匹配正则表达式

示例：

String str = "  Hello World  ";
str.trim(); // "Hello World"
str.toUpperCase(); // "  HELLO WORLD  "
str.replace("World", "Java"); // "  Hello Java  "
str.startsWith("He"); // false（因为有前导空格）