JDK 8 String 源码详解（完整版带详细注释）-优快云博客

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JDK 8 String 源码详解（完整版带详细注释）

1. 基本结构和常量定义

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    
    // 序列化版本号
    private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;
    
    // 用于存储字符串的字符数组
    private final char value[];
    
    // 字符串的哈希码缓存，延迟初始化
    private int hash; // Default to 0
    
    // 序列化相关常量
    private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields =
        new ObjectStreamField[0];
    
    // 字符串比较器，忽略大小写
    public static final Comparator<String> CASE_INSENSITIVE_ORDER
                                         = new CaseInsensitiveComparator();
    
    // 空字符串常量
    public static final String EMPTY = "";
}

2. 构造函数

/**
 * 无参构造函数
 * 初始化一个空字符串
 */
public String() {
    this.value = new char[0];
}

/**
 * 从字符数组构造字符串
 * @param value 字符数组
 */
public String(char value[]) {
    this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}

/**
 * 从字符数组的指定范围构造字符串
 * @param value 字符数组
 * @param offset 起始位置
 * @param count 字符数量
 * @throws IndexOutOfBoundsException 如果索引越界
 */
public String(char value[], int offset, int count) {
    if (offset < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
    }
    if (count <= 0) {
        if (count < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
        }
        if (offset <= value.length) {
            this.value = new char[0];
            return;
        }
    }
    // Note: offset or count might be near -1>>>1.
    if (offset > value.length - count) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
    }
    this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
}

/**
 * 从Unicode码点数组构造字符串（Java 8新增）
 * @param codePoints Unicode码点数组
 * @param offset 起始位置
 * @param count 码点数量
 */
public String(int[] codePoints, int offset, int count) {
    if (offset < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
    }
    if (count <= 0) {
        if (count < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
        }
        if (offset <= codePoints.length) {
            this.value = new char[0];
            return;
        }
    }
    // Note: offset or count might be near -1>>>1.
    if (offset > codePoints.length - count) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
    }
    
    final int end = offset + count;
    
    // 计算需要的字符数组长度
    int n = count;
    for (int i = offset; i < end; i++) {
        int c = codePoints[i];
        if (Character.isBmpCodePoint(c))
            continue;
        else if (Character.isValidCodePoint(c))
            n++;
        else throw new IllegalArgumentException(Integer.toString(c));
    }
    
    final char[] v = new char[n];
    
    // 转换码点到字符
    for (int i = offset, j = 0; i < end; i++, j++) {
        int c = codePoints[i];
        if (Character.isBmpCodePoint(c))
            v[j] = (char)c;
        else
            Character.toSurrogates(c, v, j++);
    }
    
    this.value = v;
}

/**
 * 从字节数组构造字符串（使用平台默认字符集）
 * @param bytes 字节数组
 * @deprecated 使用指定字符集的构造函数
 */
@Deprecated
public String(byte bytes[]) {
    this(bytes, 0, bytes.length);
}

/**
 * 从字节数组的指定范围构造字符串（使用平台默认字符集）
 * @param bytes 字节数组
 * @param offset 起始位置
 * @param length 字节数量
 * @deprecated 使用指定字符集的构造函数
 */
@Deprecated
public String(byte bytes[], int offset, int length) {
    checkBounds(bytes, offset, length);
    this.value = StringCoding.decode(bytes, offset, length);
}

/**
 * 从字节数组构造字符串（使用指定字符集）
 * @param bytes 字节数组
 * @param charsetName 字符集名称
 * @throws UnsupportedEncodingException 如果字符集不支持
 */
public String(byte bytes[], String charsetName)
        throws UnsupportedEncodingException {
    this(bytes, 0, bytes.length, charsetName);
}

/**
 * 从字节数组的指定范围构造字符串（使用指定字符集）
 * @param bytes 字节数组
 * @param offset 起始位置
 * @param length 字节数量
 * @param charsetName 字符集名称
 * @throws UnsupportedEncodingException 如果字符集不支持
 */
public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)
        throws UnsupportedEncodingException {
    if (charsetName == null)
        throw new NullPointerException("charsetName");
    checkBounds(bytes, offset, length);
    this.value = StringCoding.decode(charsetName, bytes, offset, length);
}

/**
 * 从字节数组构造字符串（使用指定字符集）
 * @param bytes 字节数组
 * @param charset 字符集
 */
public String(byte bytes[], Charset charset) {
    this(bytes, 0, bytes.length, charset);
}

/**
 * 从字节数组的指定范围构造字符串（使用指定字符集）
 * @param bytes 字节数组
 * @param offset 起始位置
 * @param length 字节数量
 * @param charset 字符集
 */
public String(byte bytes[], int offset, int length, Charset charset) {
    if (charset == null)
        throw new NullPointerException("charset");
    checkBounds(bytes, offset, length);
    this.value = StringCoding.decode(charset, bytes, offset, length);
}

/**
 * 从StringBuilder构造字符串
 * @param builder StringBuilder对象
 */
public String(StringBuilder builder) {
    this.value = Arrays.copyOf(builder.getValue(), builder.length());
}

/**
 * 从StringBuffer构造字符串
 * @param buffer StringBuffer对象
 */
public String(StringBuffer buffer) {
    synchronized(buffer) {
        this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length());
    }
}

/**
 * 包私有构造函数，用于优化性能
 * @param value 字符数组
 * @param share 无实际意义，用于区分构造函数
 */
String(char[] value, boolean share) {
    // assert share : "unshared not supported";
    this.value = value;
}

3. 核心方法实现

3.1 长度相关方法

/**
 * 返回字符串的长度
 * @return 字符串中字符的数量
 */
public int length() {
    return value.length;
}

/**
 * 判断字符串是否为空
 * @return 如果字符串长度为0返回true
 */
public boolean isEmpty() {
    return value.length == 0;
}

3.2 字符访问方法

/**
 * 返回指定索引位置的字符
 * @param index 字符索引
 * @return 指定位置的字符
 * @throws StringIndexOutOfBoundsException 如果索引越界
 */
public char charAt(int index) {
    if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
    }
    return value[index];
}

/**
 * 返回指定索引范围的字符序列
 * @param start 起始索引（包含）
 * @param end 结束索引（不包含）
 * @return 指定范围的字符序列
 * @throws StringIndexOutOfBoundsException 如果索引越界
 */
public CharSequence subSequence(int start, int end) {
    return this.substring(start, end);
}

3.3 字符串比较方法

/**
 * 比较两个字符串是否相等
 * @param anObject 要比较的对象
 * @return 如果相等返回true
 */
public boolean equals(Object anObject) {
    // 如果是同一个对象，直接返回true
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    
    // 如果比较对象是String类型
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        
        // 长度不同直接返回false
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            
            // 逐个字符比较
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

/**
 * 忽略大小写比较两个字符串
 * @param anotherString 要比较的字符串
 * @return 如果相等返回true
 */
public boolean equalsIgnoreCase(String anotherString) {
    return (this == anotherString) ? true
            : (anotherString != null)
            && (anotherString.value.length == value.length)
            && regionMatches(true, 0, anotherString, 0, value.length);
}

/**
 * 比较两个字符串的字典顺序
 * @param anotherString 要比较的字符串
 * @return 比较结果：负数表示小于，0表示相等，正数表示大于
 */
public int compareTo(String anotherString) {
    int len1 = value.length;
    int len2 = anotherString.value.length;
    int lim = Math.min(len1, len2);
    char v1[] = value;
    char v2[] = anotherString.value;
    
    int k = 0;
    while (k < lim) {
        char c1 = v1[k];
        char c2 = v2[k];
        if (c1 != c2) {
            return c1 - c2;
        }
        k++;
    }
    return len1 - len2;
}

/**
 * 忽略大小写比较两个字符串的字典顺序
 * @param str 要比较的字符串
 * @return 比较结果
 */
public int compareToIgnoreCase(String str) {
    return CASE_INSENSITIVE_ORDER.compare(this, str);
}

/**
 * 区域匹配
 * @param ignoreCase 是否忽略大小写
 * @param toffset 当前字符串的起始位置
 * @param other 另一个字符串
 * @param ooffset 另一个字符串的起始位置
 * @param len 比较的字符数
 * @return 如果匹配返回true
 */
public boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toffset,
        String other, int ooffset, int len) {
    char ta[] = value;
    int to = toffset;
    char pa[] = other.value;
    int po = ooffset;
    
    // 检查边界
    if ((ooffset < 0) || (toffset < 0)
            || (toffset > (long)value.length - len)
            || (ooffset > (long)other.value.length - len)) {
        return false;
    }
    
    while (len-- > 0) {
        char c1 = ta[to++];
        char c2 = pa[po++];
        if (c1 == c2) {
            continue;
        }
        if (ignoreCase) {
            // 转换为大写比较
            char u1 = Character.toUpperCase(c1);
            char u2 = Character.toUpperCase(c2);
            if (u1 == u2) {
                continue;
            }
            if (Character.toLowerCase(u1) == Character.toLowerCase(u2)) {
                continue;
            }
        }
        return false;
    }
    return true;
}

3.4 字符串查找方法

/**
 * 判断字符串是否以指定前缀开始
 * @param prefix 前缀
 * @return 如果以指定前缀开始返回true
 */
public boolean startsWith(String prefix) {
    return startsWith(prefix, 0);
}

/**
 * 判断字符串从指定位置开始是否以指定前缀开始
 * @param prefix 前缀
 * @param toffset 起始位置
 * @return 如果以指定前缀开始返回true
 */
public boolean startsWith(String prefix, int toffset) {
    char ta[] = value;
    int to = toffset;
    char pa[] = prefix.value;
    int po = 0;
    int pc = prefix.value.length;
    
    // 注意：在toffset处的隐式检查是否太接近value.length
    if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) {
        return false;
    }
    
    while (--pc >= 0) {
        if (ta[to++] != pa[po++]) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

/**
 * 判断字符串是否以指定后缀结束
 * @param suffix 后缀
 * @return 如果以指定后缀结束返回true
 */
public boolean endsWith(String suffix) {
    return startsWith(suffix, value.length - suffix.value.length);
}

/**
 * 返回指定字符在字符串中第一次出现的索引
 * @param ch 要查找的字符
 * @return 第一次出现的索引，如果不存在返回-1
 */
public int indexOf(int ch) {
    return indexOf(ch, 0);
}

/**
 * 从指定位置开始查找指定字符在字符串中第一次出现的索引
 * @param ch 要查找的字符
 * @param fromIndex 起始位置
 * @return 第一次出现的索引，如果不存在返回-1
 */
public int indexOf(int ch, int fromIndex) {
    final int max = value.length;
    if (fromIndex < 0) {
        fromIndex = 0;
    } else if (fromIndex >= max) {
        // Note: fromIndex might be near -1>>>1.
        return -1;
    }
    
    if (ch < Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {
        // 处理基本多文种平面字符
        final char[] value = this.value;
        for (int i = fromIndex; i < max; i++) {
            if (value[i] == ch) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    } else {
        // 处理补充字符
        return indexOfSupplementary(ch, fromIndex);
    }
}

/**
 * 返回指定字符在字符串中最后一次出现的索引
 * @param ch 要查找的字符
 * @return 最后一次出现的索引，如果不存在返回-1
 */
public int lastIndexOf(int ch) {
    return lastIndexOf(ch, value.length - 1);
}

/**
 * 从指定位置开始向前查找指定字符在字符串中最后一次出现的索引
 * @param ch 要查找的字符
 * @param fromIndex 起始位置
 * @return 最后一次出现的索引，如果不存在返回-1
 */
public int lastIndexOf(int ch, int fromIndex) {
    if (ch < Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {
        // 处理基本多文种平面字符
        final char[] value = this.value;
        int i = Math.min(fromIndex, value.length - 1);
        for (; i >= 0; i--) {
            if (value[i] == ch) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    } else {
        // 处理补充字符
        return lastIndexOfSupplementary(ch, fromIndex);
    }
}

/**
 * 返回指定字符串在当前字符串中第一次出现的索引
 * @param str 要查找的字符串
 * @return 第一次出现的索引，如果不存在返回-1
 */
public int indexOf(String str) {
    return indexOf(str, 0);
}

/**
 * 从指定位置开始查找指定字符串在当前字符串中第一次出现的索引
 * @param str 要查找的字符串
 * @param fromIndex 起始位置
 * @return 第一次出现的索引，如果不存在返回-1
 */
public int indexOf(String str, int fromIndex) {
    return indexOf(value, 0, value.length,
                   str.value, 0, str.value.length, fromIndex);
}

/**
 * 字符串查找的核心实现
 */
static int indexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,
                   char[] target, int targetOffset, int targetCount,
                   int fromIndex) {
    if (fromIndex >= sourceCount) {
        return (targetCount == 0 ? sourceCount : -1);
    }
    if (fromIndex < 0) {
        fromIndex = 0;
    }
    if (targetCount == 0) {
        return fromIndex;
    }
    
    char first = target[targetOffset];
    int max = sourceOffset + (sourceCount - targetCount);
    
    for (int i = sourceOffset + fromIndex; i <= max; i++) {
        // 查找第一个字符
        if (source[i] != first) {
            while (++i <= max && source[i] != first);
        }
        
        // 找到第一个字符后，继续匹配剩余字符
        if (i <= max) {
            int j = i + 1;
            int end = j + targetCount - 1;
            for (int k = targetOffset + 1; j < end && source[j]
                    == target[k]; j++, k++);
            
            if (j == end) {
                // 找到完全匹配
                return i - sourceOffset;
            }
        }
    }
    return -1;
}

3.5 字符串提取方法

/**
 * 返回字符串的子字符串
 * @param beginIndex 起始索引（包含）
 * @return 子字符串
 * @throws StringIndexOutOfBoundsException 如果索引越界
 */
public String substring(int beginIndex) {
    if (beginIndex < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    }
    int subLen = value.length - beginIndex;
    if (subLen < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
    }
    return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);
}

/**
 * 返回字符串的子字符串
 * @param beginIndex 起始索引（包含）
 * @param endIndex 结束索引（不包含）
 * @return 子字符串
 * @throws StringIndexOutOfBoundsException 如果索引越界
 */
public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    if (beginIndex < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    }
    if (endIndex > value.length) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
    }
    int subLen = endIndex - beginIndex;
    if (subLen < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
    }
    return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this
            : new String(value, beginIndex, subLen);
}

3.6 字符串转换方法

/**
 * 将字符串转换为字符数组
 * @return 字符数组
 */
public char[] toCharArray() {
    // 不能直接返回内部数组，需要复制
    return Arrays.copyOf(value, value.length);
}

/**
 * 将字符串转换为小写
 * @param locale 本地化信息
 * @return 小写字符串
 */
public String toLowerCase(Locale locale) {
    if (locale == null) {
        throw new NullPointerException();
    }
    
    int firstUpper;
    final int len = value.length;
    
    // 快速检查：如果字符串已经是小写，直接返回
    scan: {
        for (firstUpper = 0 ; firstUpper < len; ) {
            char c = value[firstUpper];
            if ((c >= Character.MIN_HIGH_SURROGATE) &&
                (c <= Character.MAX_HIGH_SURROGATE)) {
                int supplChar = codePointAt(firstUpper);
                if (supplChar != Character.toLowerCase(supplChar)) {
                    break scan;
                }
                firstUpper += Character.charCount(supplChar);
            } else {
                if (c != Character.toLowerCase(c)) {
                    break scan;
                }
                firstUpper++;
            }
        }
        return this;
    }
    
    char[] result = new char[len];
    int resultOffset = 0;  // result数组中的位置
    System.arraycopy(value, 0, result, 0, firstUpper);
    
    String lang = locale.getLanguage();
    boolean localeDependent =
        (lang == "tr" || lang == "az" || lang == "lt");
    char[] lowerCharArray;
    int lowerChar;
    int srcChar;
    int srcCount;
    for (int i = firstUpper; i < len; i += srcCount) {
        srcChar = (int)value[i];
        if ((char)srcChar >= Character.MIN_HIGH_SURROGATE &&
            (char)srcChar <= Character.MAX_HIGH_SURROGATE) {
            srcChar = codePointAt(i);
        }
        if (localeDependent || srcChar == '\u03A3') { // GREEK CAPITAL LETTER SIGMA
            lowerChar = ConditionalSpecialCasing.toLowerCaseEx(this, i, locale);
        } else if (srcChar == '\u0307' && i > 0 && value[i-1] == '\u0069') {
            // Special case of 0307 (combining dot above)
            // preceded by 0069 (latin small letter i)
            lowerChar = 0;
        } else {
            lowerChar = Character.toLowerCase(srcChar);
        }
        if ((Character.isSupplementaryCodePoint(lowerChar)) ||
            (lowerChar == Character.ERROR)) {
            if (lowerChar == Character.ERROR) {
                lowerCharArray =
                    ConditionalSpecialCasing.toLowerCaseCharArray(this, i, locale);
            } else if (srcChar == '\u03A3') {
                lowerCharArray = GreekLetters.toLowerCaseCharArray(this, i);
            } else {
                lowerCharArray = Character.toChars(lowerChar);
            }
            
            System.arraycopy(result, 0, result, 0, resultOffset);
            char[] result2 = new char[result.length + lowerCharArray.length - 1];
            System.arraycopy(result, 0, result2, 0, resultOffset);
            result = result2;
            
            for (int j = 0; j < lowerCharArray.length; j++) {
                result[resultOffset++] = lowerCharArray[j];
            }
        } else {
            result[resultOffset++] = (char)lowerChar;
        }
        srcCount = 1;
        if (srcChar >= Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {
            srcCount = Character.charCount(srcChar);
        }
    }
    return new String(result, 0, resultOffset);
}

/**
 * 将字符串转换为小写（使用默认本地化）
 * @return 小写字符串
 */
public String toLowerCase() {
    return toLowerCase(Locale.getDefault());
}

/**
 * 将字符串转换为大写
 * @param locale 本地化信息
 * @return 大写字符串
 */
public String toUpperCase(Locale locale) {
    if (locale == null) {
        throw new NullPointerException();
    }
    
    int firstLower;
    final int len = value.length;
    
    // 快速检查：如果字符串已经是大写，直接返回
    scan: {
        for (firstLower = 0 ; firstLower < len; ) {
            int c = (int)value[firstLower];
            int srcCount;
            if ((c >= Character.MIN_HIGH_SURROGATE) &&
                (c <= Character.MAX_HIGH_SURROGATE)) {
                c = codePointAt(firstLower);
                srcCount = Character.charCount(c);
            } else {
                srcCount = 1;
            }
            int upperCaseChar = Character.toUpperCaseEx(c);
            if ((upperCaseChar == Character.ERROR) ||
                (c != upperCaseChar)) {
                break scan;
            }
            firstLower += srcCount;
        }
        return this;
    }
    
    // 结果可能比原始字符串长，所以需要动态调整
    char[] result = new char[len * 3 / 2];
    int resultOffset = 0;
    System.arraycopy(value, 0, result, 0, firstLower);
    
    String lang = locale.getLanguage();
    boolean localeDependent =
        (lang == "tr" || lang == "az" || lang == "lt");
    char[] upperCharArray;
    int upperChar;
    int srcChar;
    int srcCount;
    for (int i = firstLower; i < len; i += srcCount) {
        srcChar = (int)value[i];
        if ((char)srcChar >= Character.MIN_HIGH_SURROGATE &&
            (char)srcChar <= Character.MAX_HIGH_SURROGATE) {
            srcChar = codePointAt(i);
        }
        if (localeDependent) {
            upperChar = ConditionalSpecialCasing.toUpperCaseEx(this, i, locale);
        } else {
            upperChar = Character.toUpperCaseEx(srcChar);
        }
        if ((Character.isSupplementaryCodePoint(upperChar)) ||
            (upperChar == Character.ERROR)) {
            if (upperChar == Character.ERROR) {
                if (localeDependent) {
                    upperCharArray =
                        ConditionalSpecialCasing.toUpperCaseCharArray(this, i, locale);
                } else {
                    upperCharArray = Character.toUpperCaseCharArray(srcChar);
                }
            } else {
                upperCharArray = Character.toChars(upperChar);
            }
            
            int mapLen = upperCharArray.length;
            if (mapLen > 1) {
                char[] result2 = new char[result.length + mapLen - 1];
                System.arraycopy(result, 0, result2, 0, resultOffset);
                result = result2;
            }
            for (int x = 0; x < mapLen; ++x) {
                result[resultOffset++] = upperCharArray[x];
            }
        } else {
            result[resultOffset++] = (char)upperChar;
        }
        srcCount = 1;
        if (srcChar >= Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {
            srcCount = Character.charCount(srcChar);
        }
    }
    return new String(result, 0, resultOffset);
}

/**
 * 将字符串转换为大写（使用默认本地化）
 * @return 大写字符串
 */
public String toUpperCase() {
    return toUpperCase(Locale.getDefault());
}

3.7 字符串修剪和替换方法

/**
 * 去除字符串首尾的空白字符
 * @return 修剪后的字符串
 */
public String trim() {
    int len = value.length;
    int st = 0;
    char[] val = value;    // avoid getfield opcode
    
    // 找到第一个非空白字符
    while ((st < len) && (val[st] <= ' ')) {
        st++;
    }
    
    // 找到最后一个非空白字符
    while ((st < len) && (val[len - 1] <= ' ')) {
        len--;
    }
    
    return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;
}

/**
 * 替换字符串中所有指定字符
 * @param oldChar 要被替换的字符
 * @param newChar 替换的字符
 * @return 替换后的字符串
 */
public String replace(char oldChar, char newChar) {
    if (oldChar != newChar) {
        int len = value.length;
        int i = -1;
        char[] val = value; // avoid getfield opcode
        
        // 查找第一个需要替换的字符
        while (++i < len) {
            if (val[i] == oldChar) {
                break;
            }
        }
        
        if (i < len) {
            char buf[] = new char[len];
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                buf[j] = val[j];
            }
            while (i < len) {
                char c = val[i];
                buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
                i++;
            }
            return new String(buf, true);
        }
    }
    return this;
}

/**
 * 判断字符串是否匹配给定的正则表达式
 * @param regex 正则表达式
 * @return 如果匹配返回true
 */
public boolean matches(String regex) {
    return Pattern.matches(regex, this);
}

/**
 * 替换第一个匹配给定正则表达式的子字符串
 * @param regex 正则表达式
 * @param replacement 替换字符串
 * @return 替换后的字符串
 */
public String replaceFirst(String regex, String replacement) {
    return Pattern.compile(regex).matcher(this).replaceFirst(replacement);
}

/**
 * 替换所有匹配给定正则表达式的子字符串
 * @param regex 正则表达式
 * @param replacement 替换字符串
 * @return 替换后的字符串
 */
public String replaceAll(String regex, String replacement) {
    return Pattern.compile(regex).matcher(this).replaceAll(replacement);
}

/**
 * 替换目标字符串为指定字符串
 * @param target 要被替换的字符串
 * @param replacement 替换字符串
 * @return 替换后的字符串
 */
public String replace(CharSequence target, CharSequence replacement) {
    String tgtStr = target.toString();
    String replStr = replacement.toString();
    int j = indexOf(tgtStr);
    if (j < 0) {
        return this;
    }
    int tgtLen = tgtStr.length();
    int tgtLen1 = (tgtLen > 0) ? tgtLen : 1;
    int thisLen = length();
    
    int newLenHint = thisLen - tgtLen + replStr.length();
    if (newLenHint < 0) {
        throw new OutOfMemoryError();
    }
    StringBuilder sb = new StringBuilder(newLenHint);
    int i = 0;
    do {
        sb.append(this, i, j);
        sb.append(replStr);
        i = j + tgtLen;
    } while (j < thisLen && (j = indexOf(tgtStr, j + tgtLen1)) > 0);
    sb.append(this, i, thisLen);
    return sb.toString();
}

3.8 字符串分割方法

/**
 * 根据正则表达式分割字符串
 * @param regex 正则表达式
 * @return 分割后的字符串数组
 */
public String[] split(String regex) {
    return split(regex, 0);
}

/**
 * 根据正则表达式分割字符串
 * @param regex 正则表达式
 * @param limit 限制分割的数量
 * @return 分割后的字符串数组
 */
public String[] split(String regex, int limit) {
    // 快速路径：如果分隔符是单个字符且不是正则表达式特殊字符
    char ch = 0;
    if (((regex.value.length == 1 &&
         ".$|()[{^?*+\\".indexOf(ch = regex.charAt(0)) == -1) ||
         (regex.length() == 2 &&
          regex.charAt(0) == '\\' &&
          (((ch = regex.charAt(1))-'0')|('9'-ch)) < 0 &&
          ((ch-'a')|('z'-ch)) < 0 &&
          ((ch-'A')|('Z'-ch)) < 0)) &&
        (ch < Character.MIN_HIGH_SURROGATE ||
         ch > Character.MAX_LOW_SURROGATE))
    {
        int off = 0;
        int next = 0;
        boolean limited = limit > 0;
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        while ((next = indexOf(ch, off)) != -1) {
            if (!limited || list.size() < limit - 1) {
                list.add(substring(off, next));
                off = next + 1;
            } else {    // last one
                list.add(substring(off, value.length));
                off = value.length;
                break;
            }
        }
        // If no match was found, return this
        if (off == 0)
            return new String[]{this};
        
        // Add remaining segment
        if (!limited || list.size() < limit)
            list.add(substring(off, value.length));
        
        // Construct result
        int resultSize = list.size();
        if (limit == 0) {
            while (resultSize > 0 && list.get(resultSize - 1).length() == 0) {
                resultSize--;
            }
        }
        String[] result = new String[resultSize];
        return list.subList(0, resultSize).toArray(result);
    }
    return Pattern.compile(regex).split(this, limit);
}

4. 哈希码和字符串连接

4.1 哈希码计算

/**
 * 计算字符串的哈希码
 * @return 哈希码
 */
public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && value.length > 0) {
        char val[] = value;
        
        // 使用经典的哈希算法：s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
        for (int i = 0; i < value.length; i++) {
            h = 31 * h + val[i];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

4.2 字符串连接

/**
 * 连接两个字符串
 * @param str 要连接的字符串
 * @return 连接后的字符串
 */
public String concat(String str) {
    int otherLen = str.length();
    if (otherLen == 0) {
        return this;
    }
    int len = value.length;
    char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
    str.getChars(buf, len);
    return new String(buf, true);
}

/**
 * 将指定字符复制到字符数组中
 * @param dst 目标字符数组
 * @param dstBegin 目标数组的起始位置
 */
void getChars(char dst[], int dstBegin) {
    System.arraycopy(value, 0, dst, dstBegin, value.length);
}

5. 其他重要方法

5.1 字符序列方法

/**
 * 返回指定索引处的字符代码点
 * @param index 索引
 * @return 代码点
 */
public int codePointAt(int index) {
    if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
    }
    return Character.codePointAtImpl(value, index, value.length);
}

/**
 * 返回指定索引之前的字符代码点
 * @param index 索引
 * @return 代码点
 */
public int codePointBefore(int index) {
    int i = index - 1;
    if ((i < 0) || (i >= value.length)) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
    }
    return Character.codePointBeforeImpl(value, index, 0);
}

/**
 * 返回指定范围内的代码点数量
 * @param beginIndex 起始索引
 * @param endIndex 结束索引
 * @return 代码点数量
 */
public int codePointCount(int beginIndex, int endIndex) {
    if (beginIndex < 0 || endIndex > value.length || beginIndex > endIndex) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
    return Character.codePointCountImpl(value, beginIndex, endIndex - beginIndex);
}

5.2 格式化方法

/**
 * 返回格式化的字符串
 * @param format 格式字符串
 * @param args 参数
 * @return 格式化后的字符串
 */
public static String format(String format, Object... args) {
    return new Formatter().format(format, args).toString();
}

/**
 * 返回格式化的字符串（指定本地化）
 * @param l 本地化信息
 * @param format 格式字符串
 * @param args 参数
 * @return 格式化后的字符串
 */
public static String format(Locale l, String format, Object... args) {
    return new Formatter(l).format(format, args).toString();
}

5.3 转换为其他类型

/**
 * 将字符串转换为字节数组（使用平台默认字符集）
 * @return 字节数组
 * @deprecated 使用指定字符集的方法
 */
@Deprecated
public byte[] getBytes() {
    return StringCoding.encode(value, 0, value.length);
}

/**
 * 将字符串转换为字节数组（使用指定字符集）
 * @param charsetName 字符集名称
 * @return 字节数组
 * @throws UnsupportedEncodingException 如果字符集不支持
 */
public byte[] getBytes(String charsetName)
        throws UnsupportedEncodingException {
    if (charsetName == null) throw new NullPointerException();
    return StringCoding.encode(charsetName, value, 0, value.length);
}

/**
 * 将字符串转换为字节数组（使用指定字符集）
 * @param charset 字符集
 * @return 字节数组
 */
public byte[] getBytes(Charset charset) {
    if (charset == null) throw new NullPointerException();
    return StringCoding.encode(charset, value, 0, value.length);
}

6. 静态工具方法

6.1 字符串复制

/**
 * 复制指定的字符串
 * @param str 要复制的字符串
 * @return 复制的字符串
 */
public static String copyValueOf(char data[]) {
    return new String(data);
}

/**
 * 复制字符数组的指定范围
 * @param data 字符数组
 * @param offset 起始位置
 * @param count 字符数量
 * @return 复制的字符串
 */
public static String copyValueOf(char data[], int offset, int count) {
    return new String(data, offset, count);
}

/**
 * 返回指定字符数组表示的字符串
 * @param data 字符数组
 * @return 字符串
 */
public static String valueOf(char data[]) {
    return new String(data);
}

/**
 * 返回指定字符数组指定范围表示的字符串
 * @param data 字符数组
 * @param offset 起始位置
 * @param count 字符数量
 * @return 字符串
 */
public static String valueOf(char data[], int offset, int count) {
    return new String(data, offset, count);
}

6.2 基本类型转换

/**
 * 返回boolean值的字符串表示
 * @param b boolean值
 * @return 字符串表示
 */
public static String valueOf(boolean b) {
    return b ? "true" : "false";
}

/**
 * 返回char值的字符串表示
 * @param c char值
 * @return 字符串表示
 */
public static String valueOf(char c) {
    char data[] = {c};
    return new String(data, true);
}

/**
 * 返回int值的字符串表示
 * @param i int值
 * @return 字符串表示
 */
public static String valueOf(int i) {
    return Integer.toString(i);
}

/**
 * 返回long值的字符串表示
 * @param l long值
 * @return 字符串表示
 */
public static String valueOf(long l) {
    return Long.toString(l);
}

/**
 * 返回float值的字符串表示
 * @param f float值
 * @return 字符串表示
 */
public static String valueOf(float f) {
    return Float.toString(f);
}

/**
 * 返回double值的字符串表示
 * @param d double值
 * @return 字符串表示
 */
public static String valueOf(double d) {
    return Double.toString(d);
}

/**
 * 返回对象的字符串表示
 * @param obj 对象
 * @return 字符串表示
 */
public static String valueOf(Object obj) {
    return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
}

7. 内部辅助方法

/**
 * 检查字节数组边界
 */
private static void checkBounds(byte[] bytes, int offset, int length) {
    if (length < 0)
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(length);
    if (offset < 0)
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
    if (offset > bytes.length - length)
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + length);
}

/**
 * 处理补充字符的indexOf
 */
private int indexOfSupplementary(int ch, int fromIndex) {
    if (Character.isValidCodePoint(ch)) {
        final char[] value = this.value;
        final char hi = Character.highSurrogate(ch);
        final char lo = Character.lowSurrogate(ch);
        final int max = value.length - 1;
        for (int i = fromIndex; i < max; i++) {
            if (value[i] == hi && value[i + 1] == lo) {
                return i;
            }
        }
    }
    return -1;
}

/**
 * 处理补充字符的lastIndexOf
 */
private int lastIndexOfSupplementary(int ch, int fromIndex) {
    if (Character.isValidCodePoint(ch)) {
        final char[] value = this.value;
        char hi = Character.highSurrogate(ch);
        char lo = Character.lowSurrogate(ch);
        int i = Math.min(fromIndex, value.length - 2);
        for (; i >= 0; i--) {
            if (value[i] == hi && value[i + 1] == lo) {
                return i;
            }
        }
    }
    return -1;
}