Java String 对象超详细讲解，再也不怕别人问我String 问题了

一、String类的介绍

String类的定义和特点

String类是Java中提供的一个核心类，用于表示字符串的不可变序列。它属于Java标准库的一部分，定义在java.lang包中，并且是一个final类，即不可被继承。下面详细介绍String类的定义和特点：

1. 定义： String类是一个引用类型（Reference Type），它用于表示由字符组成的字符串。在Java中，字符串被视为一个对象而不是基本数据类型。每个String对象实例都包含一个字符序列，该序列具有固定的长度和内容。
2. 不可变性： String对象是不可变的，即一旦创建，其值就不能被改变。这意味着String对象的内容在创建后不可更改。对于任何对String对象的操作，都会返回一个新的String对象，原始对象保持不变。这种不可变性使得String对象具有线程安全性和内存安全性。
3. 字符串常量池： Java中的字符串常量池（String Pool）是一种特殊的内存区域，用于存储字符串常量。通过字符串字面量创建的String对象会首先在字符串常量池中进行查找，如果存在相同值的字符串，则直接返回常量池中对应的引用。这种机制可以节约内存空间，提高字符串的重用性。
4. 方法和操作： String类提供了丰富的方法和操作，用于处理字符串。常用的操作包括字符串连接、子串提取、字符查找、替换和比较等。String类还提供了对字符串长度、大小写转换、字符编码转换等常用操作的支持。
5. 其他特点：
6. String对象是不可变的，因此在多线程环境中可以被安全地共享。
7. String类实现了Comparable接口，因此可以进行字符串的比较和排序操作。
8. String类在Java中广泛应用于各种场景，如文件处理、网络通信、数据库操作等。

需要注意的是，由于String对象的不可变性，每次对字符串进行修改时都会生成新的String对象，这可能在频繁操作大量字符串的情况下导致性能问题。为了避免这种情况，可以使用StringBuilder或StringBuffer类来进行字符串操作，并在最后转换为String对象。

创建String对象的方式

1. 使用字符串字面量创建： 这是最常见和简单的创建String对象的方式。通过将字符串文字放在引号中，Java编译器会自动将其转换为String对象。例如：
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3. String str1 = "Hello, World!";
4. 使用字符串字面量创建的String对象会首先在字符串常量池中查找是否存在相同值的字符串，如果存在，则返回常量池中的引用；如果不存在，则会创建一个新的String对象，并将其添加到字符串常量池中。
5. 使用new关键字创建： 通过使用new关键字和String类的构造方法，可以显式地创建一个新的String对象。例如：
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7. String str2 = new String("Hello");
8. 当使用这种方式创建String对象时，无论字符串常量池中是否已经存在相同值的字符串，都会创建一个新的String对象。因此，使用new关键字创建的String对象不会使用字符串常量池。
9. 使用字符数组创建： 还可以使用字符数组来创建String对象。可以通过传递字符数组作为参数给String类的构造方法，来创建一个包含字符数组内容的String对象。例如：
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11. char[] chars = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}; String str3 = new String(chars);
12. 可以传递整个字符数组或者数组的子集来创建String对象。
13. 使用字符串拼接： 使用字符串拼接运算符（+）可以将多个字符串拼接在一起，并创建一个新的String对象。例如：
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15. String str4 = "Hello" + ", " + "World!";
16. 在这种情况下，编译器会自动将字符串拼接的操作转换为使用StringBuilder或StringBuffer类来实现，最后将结果转换为String对象。

需要注意的是，使用字符串字面量创建的String对象会自动加入字符串常量池，而通过new关键字创建的String对象不会加入字符串常量池。此外，字符串常量池中的字符串对象在运行时是不可变的，而使用new关键字创建的String对象可以进行修改。

不可变性和字符串常量池的概念

1. 不可变性（Immutability）： String对象是不可变的，这意味着一旦创建了String对象，它的值就不能被改变。这种不可变性具体体现在以下几个方面：
2. 修改字符串：String对象的内容是固定的，不允许对其进行修改。任何对String对象的修改操作实际上都会返回一个新的String对象，而原始对象保持不变。例如：
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4. String str = "Hello"; str = str + ", World!";
5. 在上面的例子中，str + ", World!"实际上创建了一个新的String对象，而原始的"Hello"字符串对象没有被改变。
6. 连接字符串：对于字符串连接操作，也是返回一个新的String对象。例如：
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8. String str1 = "Hello"; String str2 = " World!"; String result = str1 + str2;
9. 上述代码中，str1 + str2会创建一个新的String对象。
10. 替换字符：String对象的字符是无法直接替换的，需要通过字符串拼接或使用StringBuilder/StringBuffer类来实现。例如：
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12. String str = "Hello"; str = str.replace('H', 'W'); // 无法直接替换，需要重新赋值
13. 不可变性的优势体现在多线程环境下，多个线程可以安全地共享String对象，而无需担心对其进行修改。此外，不可变性还有助于字符串常量池的实现。
14. 字符串常量池（String Pool）： 字符串常量池是Java中一种特殊的内存区域，用于存储字符串常量。它具有以下几个特点：
15. 字符串常量池位于堆内存中，与普通的堆区分开。
16. 通过字符串字面量创建的String对象首先在字符串常量池中查找是否存在相同值的字符串。如果存在，则直接返回常量池中的引用，而不会创建新的对象；如果不存在，才会在常量池中创建一个新的String对象。
17. 字符串常量池的目的是节约内存空间和提高字符串的重用性。由于String对象的不可变性，可以安全地在多个String对象之间共享相同的值，从而减少了内存开销。
18. 使用字符串常量池可以避免在内存中重复创建相同值的String对象，提高了程序的性能和效率。这也是为什么使用字符串字面量创建String对象是最常见的方式之一。

总结起来，String对象的不可变性意味着一旦创建，其值就不能被改变。而字符串常量池是用于存储字符串常量的特殊内存区域，通过重用相同值的String对象来节约内存空间和提高性能。

二、字符串的基本操作

字符串的连接和拼接

1. 使用"+"运算符： 使用"+"运算符可以将多个字符串连接在一起，生成一个新的字符串。例如：
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3. String str1 = "Hello"; String str2 = " World!"; String result = str1 + str2;
4. 在这个例子中，使用"+"运算符将str1和str2连接在一起，生成了一个新的字符串result，其值为"Hello World!"。这种方式非常简洁易懂，适用于少量字符串的连接。
5. 使用concat()方法： concat()方法用于将指定的字符串连接到字符串的末尾。例如：
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7. String str1 = "Hello"; String str2 = " World!"; String result = str1.concat(str2);
8. 在上述例子中，str1.concat(str2)将str2连接到str1的末尾，并将结果赋值给result。同样，这种方式也适用于少量字符串的连接。
9. 使用StringBuilder或StringBuffer类： 如果需要进行大量的字符串连接操作或者在多线程环境下进行字符串操作，推荐使用StringBuilder或StringBuffer类，它们提供了更高效和可变的字符串操作方法。例如：
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11. StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("Hello"); sb.append(" World!"); String result = sb.toString();
12. 在这个例子中，使用StringBuilder的append()方法将多个字符串逐个添加到StringBuilder对象中，并最后通过toString()方法将StringBuilder对象转换为String对象。
13. 需要注意的是，StringBuilder类是非线程安全的，而StringBuffer类是线程安全的。因此，在单线程环境下，建议使用StringBuilder类执行字符串连接操作。

无论使用哪种方式进行字符串的连接和拼接，都会生成一个新的字符串对象。这是因为在Java中，String对象是不可变的，无法就地修改。因此，每次字符串连接或拼接操作都会创建一个新的String对象。

字符串的比较

在Java中，字符串的比较是常见且重要的操作，用于判断两个字符串是否相等或者确定它们的顺序。Java提供了多种方法来比较字符串：

1. 使用equals()方法： equals()方法用于判断两个字符串的内容是否相同。例如：
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3. String str1 = "Hello"; String str2 = "hello"; boolean isEqual = str1.equals(str2);
4. 在上述例子中，str1.equals(str2)会返回false，因为这两个字符串的内容不完全相同。需要注意的是，equals()方法区分大小写。
5. 使用equalsIgnoreCase()方法： equalsIgnoreCase()方法用于忽略字符串的大小写，判断两个字符串的内容是否相同。例如：
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7. String str1 = "Hello"; String str2 = "hello"; boolean isEqual = str1.equalsIgnoreCase(str2);
8. 在这个例子中，str1.equalsIgnoreCase(str2)将返回true，因为它忽略了大小写。
9. 使用compareTo()方法： compareTo()方法用于按照字典顺序比较字符串。它返回一个整数，表示两个字符串之间的关系。具体规则如下：
10. 如果字符串相等，返回0。
11. 如果当前字符串小于参数字符串，返回一个负数。
12. 如果当前字符串大于参数字符串，返回一个正数。
13. 例如：
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15. String str1 = "apple"; String str2 = "banana"; int result = str1.compareTo(str2);
16. 在上述例子中，str1.compareTo(str2)将返回一个负数，表示str1在字典顺序中位于str2之前。
17. 使用compareToIgnoreCase()方法： compareToIgnoreCase()方法与compareTo()方法类似，但忽略字符串的大小写。例如：
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19. String str1 = "Apple"; String str2 = "banana"; int result = str1.compareToIgnoreCase(str2);
20. 在这个例子中，str1.compareToIgnoreCase(str2)将返回一个负数，表示str1在字典顺序中位于str2之前（忽略大小写）。

需要注意的是，字符串的比较方法都是基于Unicode值进行的。此外，可以使用==运算符比较两个字符串的引用是否相等，但它不比较字符串的内容，仅判断两个字符串对象是否指向同一块内存地址。

字符串的提取和截取

在Java中，可以使用不同的方法对字符串进行提取和截取操作。这些操作允许您从原始字符串中选择特定部分并创建新的字符串。