Java String相关问题-优快云博客

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本文深入探讨了Java String的不可变性，解释了为何设计为不可变以及其带来的好处，如线程安全和计算效率。详细阐述了String的intern()方法，包括字符串池的概念和方法作用。同时，文章还分析了new String("hello")创建对象的细节，讨论了不同字符串拼接方式对内存的影响，强调在循环和大文件处理中避免使用String拼接以防止内存抖动问题。最后，探讨了Java String的长度限制及其在内存中的存储方式。

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一、String 的不可变特性

String 可能是 Java 中最特殊的一个数据类型。

和基本数据类型的封装类型一样，具备不可变性；
声明方式像基本数据类型，但其实是引用类型；
作为引用类型，又不一定直接放在堆里，有可能放在字符串池（String Pool）中；

String 的不可变特性体现在哪些方面呢？

首先，String 类是一个 final 类，它不能被继承：

public final class String implements Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
   
	／** 用来存储字符 *／
	private final char[] value; 
	......
}

其次，它的内部真正用来存储字符的 value 数组也是一个 final 类型的，不能被修改指向。

此外，String类中所有外部能调用的操作，凡是返回String对象的操作方法都是返回一个新的String实例对象：

public String subString( int begin ) {
   
	......
	return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, begin, subLen); 
}

也就是说，不管你怎么操作，最开始的String对象一定是不变的，你得到的所有String新实例都是新生成的（当然新生成的也是不可变的），而不会去修改原本的对象。

在这里插入图片描述

所以，总结一下String 的不可变特性主要体现在两个方面：

不可变的类（包括数据成员）
不可变的实例对象

二、String 为什么要设计成不可变的？

使用习惯需要：

String fileName = "demo.jar"; 
String dirPath = “disk/code/";
String filePath = dirPath + fileName;

String 实例的使用，主要是对字面量的使用，更接近基本数据类型。

计算需要：加快字符串处理速度

public final class String implements Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
   
	／** 缓存字符串的hash code *／
	private int hash;
	......
	public int hashCode() {
   
		int h = hash;
		if (h == 0 && value.length > 0) {
    
			char val[] = value;
			for (int i = 0; i < value.length; i++)	{
   
				h =(31 * h + val[i]; // 将每一位的特征在末位不断累加
			}
			hash = h; 
		}
		return h; 
	}
}

我们发现 String 的 hash 值是计算出来以后缓存在内部的，假如 String 的 value 数组可变，那么可能每次改变 value 数组都要重新计算 hash 值，效率降低。

由于String是不可变的，保证了hashcode的唯一性，于是在创建对象时其hashcode就可以放心的缓存了，不需要重新计算。这也就是Map喜欢将String作为Key的原因，处理速度要快过其它的键对象。所以HashMap中的键往往都使用String。

线程安全需要：

例如以下代码：

public StringBuilder addSuffix(StringBuilder builder) {
    
	return builder.append(“.jar");
}

// 这里的 StringBuilder 不具备线程可见性，且 StringBuilder 是可变类 
String fileNameBuilder = new StringBuilder("demo"); 
String fullFileName = "";

fullFileName = addSuffix(fileNameBuilder).toString(); // 并发执行 
fullFileName = addSuffix(fileNameBuilder).toString(); // 并发执行

在不加锁的前提下，假设有两个线程同时调用 addSuffix 方法并将结果赋值给 fullFileName ，那么 fullFileName 结果是 demo.jar 还是 demo.jar.jar？显然这无法得到线程安全的保证。

如果换成是 String，就能保证绝对线程安全，结果一定是 demo.jar：

public String addSuffix(String str) {
    
	return str + ".jar" ;
}

String fileName = "demo"; 
String fullFileName = "";

full