java String字符串赋值及常量池原理、StringBuilder、StringBuffer

最新推荐文章于 2022-07-25 20:11:06 发布

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本文详细探讨了Java中的String字符串，包括其不可变性、常量池原理，以及不同赋值方式的影响。讲解了String a = "a"和String a = new String("a")的区别，并介绍了String的intern()方法。此外，文章还对比了使用'+'重载和StringBuilder、StringBuffer在字符串拼接时的性能差异，以及它们的内部实现。

String字符串赋值及常量池原理

String简介

String设计为不可变类主要考虑到：效率和安全。

String常量池

由于String的不可变性，为了提高操作效率，所以设计常量池。从1.8开始，String常量池被放在了堆中，在1.8之前存放在方法区的运行时常量池。

String a = "a"做了什么

String a = "a"

这段代码首先 "a" 此字符串叫字符面值。在编译时，class文件中除了包含类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息就是常量池(constant pool table)，用于存放编译器生成的各种字面量 (Literal)和 符号引用 (Symbolic References)，每个class文件都有一个class常量池。在运行时，class文件加载后，对应的静态常量池被常驻到内存即运行时常量池。当代码执行到String a = "a"时，声明的变量a将存放"a"字面量对应的引用地址于栈中。

String a = new String(“a”)做了什么

对于字符面值 "a",肯定是在常量池中。然后通过new在堆中创建新的字符串对象。栈中变量a的值即为new的字符串对象的引用地址。

String intern()方法

String类的intern()方法：一个初始为空的字符串池，它由类String独自维护。当调用 intern方法时，如果池已经包含一个等于此String对象的字符串（用equals(oject)方法确定），则返回池中的字符串。否则，将此String对象添加到池中，并返回此String对象的引用。对于任意两个字符串s和t，当且仅当s.equals(t)为true时，s.intern() == t.intern()才为true。所有字面值字符串和字符串赋值常量表达式都使用 intern方法进行操作。

String作为方法传递

public static String upcase(String old){
        old = "aa";
        return old.toUpperCase();
    }
    public static void main(String[] args) {
        String a = "a";
        String aa = upcase(a);
        
        System.out.println(a);//a
        System.out.println(aa);//AA
        System.out.println(a);//a

    }

在方法传递时，字符串传递的是引用，因此尽管old局部变量被upcase方法重新赋值，但不会影响到main方法中声明的a变量

重载’+'与StringBuilder

java对字符串加法进行了重载，+作为二元运算符。
当a、b变量至少一个是String对象时。
a+b <=> new StringBuilder(a).append(b).toString();
当a、b变量为基本数据类型或者为字符面值
a+b <=> ab
上面两者是完全等价的。说的有点抽象，下面看代码

情况一，常量池引用

 String str1 = "a";
 String str2 = "a";
 System.out.println("str1 == str2: "+(str1==str2));//true

变量str1、str2都是存放常量池中String对象的相同引用。

情况二，重载“+”与字符面值

final String str1 = "aa";
String str2 = "aa"+"1";
String str3 = "aa"+1;
String str4 = str1 + 1;
System.out.println("str2 == str3: "+(str2==str3));
System.out.println("str3 == str4: "+(str3==str4));

都是true，因为字符串的重载+，两个变量是基本数据类型或字符面值是在编译时会自动的合并。同时对于final修饰的String对象且指向常量池，在编译时，依然会合并。

情况三，重载“+” 与String对象

String str1 = "aa";
String str2 = "aa1";
String str3 = str1 + 1;//与下方等效
//String str3 = new StringBuilder(str1).append(1).toString();
System.out.println("str2 == str3: "+(str2==str3));//false
System.out.println("str3.intern() == str2: "+(str3.intern()==str2));//true

实际上str3最终是通过StringBuilder的toString方法创建了String对象。因此str2和str3内存地址不同。但str3的intern与str2是相同的，因为是同一个常量池值。
通过这里我们可以知道对于对象字符串的加法，在for循环内部是避免使用的。因为会创建太多的StringBuilder对象。

StringBuilder与StringBuffer

简介

由于字符串的不可变特性，通常我们会有字符串拼接的需求，如果单纯的使用String+那么性能肯定会受到影响。因此设计出了线程不安全的StringBuilder，和线程安全的StringBuffer

AbstractStringBuilder

StringBuilder和StringBuffer都是集成了抽象类AbstractStringBuilder。AbstractStringBuilder的主要功能就是提供了对字符串的添加、移除、存储方式进行了约定。然后具体的实现对应的功能。核心是利用char[]进行数组存储，通过扩容的方式进行增加类似ArrayList。对于StringBuilder的实现基本上都是调用抽象类实现，对于StringBuffer在字符串操作的方法加入了synchronized同步代码块实现线程安全。