一、String
1、简要介绍
String 是一个用于表示字符串的类，它是Java中最常用的数据类型之一。它用来保存一个字符串，也就是一串字符序列。
同时，String 类是一个 final 类，不能被继承。
2、继承与实现
String 类直接继承 Object 类，同时，String 类实现了 Serializable、Comparable、CharSequence 接口。
实现 Serializable 接口用途：
Serializable 接口是一个标记接口，表示实现该接口的类可以被序列化。序列化是将对象的状态转换为字节流的过程，以便于存储或传输。
对于 String 类来说，实现 Serializable 接口使得字符串对象可以被安全地保存到文件中，或通过网络传输。将字符串对象序列化后存储到文件中或者通过网络发送时，可以方便地恢复原始的字符串对象。
实现 Comparable 接口用途：
Comparable 接口定义了一个比较两个对象的顺序的标准。
实现这个接口允许字符串对象按照字典顺序进行比较，这在排序和搜索时非常有用。
使用 Collections.sort() 方法对字符串列表进行排序时，String 类中的 compareTo(String anotherString) 方法将被调用，以确定字符串的自然顺序。
实现 CharSequence 接口用途：
CharSequence 接口允许 String 类提供对字符序列的访问。
这个接口定义了一组可以用于处理字符序列的方法，如 length()、charAt(int index)、subSequence(int start, int end) 等。
实现这个接口使得String类能够与其他处理字符序列的类（如 StringBuilder、StringBuffer 等）兼容。可以将 String 对象直接传递给需要 CharSequence 类型参数的方法，比如 StringBuilder 的构造函数。
3、构造器
String 类有许多构造器，这里只简要介绍几个常用的构造器：
1）String()
创建一个空字符串对象。
String str = new String();2）String(String original)
通过复制指定字符串的内容来创建一个新的字符串对象。
String str = new String("Hello");3）String(char[] value)
通过字符数组创建字符串对象。
char[] chars = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
String str = new String(chars);4）String(byte[] bytes)
通过字节数组创建字符串对象，使用平台的默认字符集。
byte[] bytes = {72, 101, 108, 108, 111}; // 对应 "Hello"
String str = new String(bytes);5）String(byte[] bytes, int offset, int length)
通过字节数组的一部分创建字符串对象，从指定偏移量开始，指定长度，使用平台的默认字符集。
byte[] bytes = {72, 101, 108, 108, 111, 32, 87, 111, 114, 108, 100};
String str = new String(bytes, 0, 5); // "Hello"4、字符串存储
String 对象的内容是存储在一个名为 value 的字符数组中，而且这个数组是使用 final 修饰的，意味着一旦被初始化，它的引用不能被改变（只是引用不能修改，value 的每一个元素是可以修改的）。这个设计决定了 String 对象的不可变性，以及其在内存中的表现。
private final char value[];当创建一个 String 对象时，JVM 会为其分配内存，并在 value 数组中存储字符。value 数组会根据字符串的字符数动态大小化。字符串的每个字符会被存储为 char 类型，Java 使用 UTF-16 编码来表示字符，因此每个字符占用两个字节。
5、不可变性
由上面的 String 对象的内容是被存储在一个 final 字符数组 value 中的，我们可知，String 对象是不可变的（immutable）。
这意味着一旦创建了一个 String 对象，它的值就不能被改变。如果你对字符串进行任何修改操作，比如拼接、替换等，实际上会生成一个新的 String 对象。
上面说到 value 被 final 修饰只是 value 的引用不能修改，而 value 的每一个元素值可以修改。如果你想要对 String 对象的某个字母进行修改，可以使用 replace 方法，但是这个方法实际上还是会返回一个新的对象：
String original = "Hello";
String modified = original.replace('H', 'J');
// original 仍为 "Hello"
// modified 为 "Jello"所以说，String 对象设计理念就是不改动 value 数组的内容，即使 final 修饰只是使 value 的引用不能修改，而 value 的每一个元素可以修改。
其实不直接修改源字符串的 value 的某个元素还有一个原因，因为 value 可能指向字符串常量池的某个字符串常量，字符串常量是没法被修改的。
二、字符串常量
1、字符串常量介绍
字符串常量是指在程序中直接使用的固定字符串值。
String str = "Hello, World!";这里，"Hello, World!" 就是一个字符串常量。字符串常量一旦创建，它的内容不能被修改。
2、字符串常量池
字符串常量池（String Constant Pool）是用于存放字符串常量的特殊内存区域。这个池的主要作用是避免重复创建相同内容的字符串对象，从而节省内存。
3、字符串常量池测试
public class Example {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello";
System.out.println(str1 == str2);
}
}运行结果：
可以证明 str1 和 str2 指向的是同一个对象。
三、字符串创建方式
这里记住一点：
只要使用了字符串常量，JVM 会先查找常量池中是否有相同的字符串常量，如果有，则什么也不做，如果没有的话，这个字符串常量会放到常量池。
1、直接使用字符串常量赋值
如果常量池没有相同的字符串常量的话，这个字符串常量会被放到常量池中，然后 String 引用变量会指向这个字符串常量。如果常量池中有相同的字符串常量，则 String 引用变量直接指向这个相同的字符串常量。
String str = "Hello";所以这里的 "Hello" 会被放到常量池中。
然后 str 会指向常量池的这个字符串常量，具体到图则是：
2、使用字符串常量加构造器创建
String str = new String("Hello");JVM 会先在常量池中找是否有 "Hello" 这个字符串常量
- 如果有的话，在堆区创建一个 String 对象，然后这个对象的 value 字段指向常量池的 "Hello" 字符串常量。
- 如果常量池没有 "Hello" 这个字符串常量的话，则会在常量池中创建一个 "Hello" 字符串常量，然后在堆区创建一个 String 对象，然后这个对象的 value 字段指向常量池的 "Hello" 字符串常量。
这里为什么要有找这个字符串常量的动作呢，因为这里使用构造器创建时使用了字符串常量，我们上面提到过使用字符串常量就会导致这一系列动作。
对于上面的例子，我们可以作出以下图：
对于以下例子，
String str1 = "Hello";
String str2 = new String("Hello");我们可以绘出相应的内存布局图：
3、不使用或间接使用字符串常量创建
char[] chars = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
String str = new String(chars);这种方式会直接在堆区中创建 String 对象，然后 String 对象的 value 数组是从以上代码中的 chars 数组中复制得到的。
对于这个例子，内存分布图是这样的：
String str1 = new String("Hello");
String str2 = new String("World");
String str = str1 + str2;这种方式创建，对于 str1 和 str2 的创建方式是上面的第二种方式，也就是使用字符串常量加构造器的创建方式。
对于 str 的创建方式，则比较特别：
// StringBuilder s = new StringBuilder;
// s.append(str1);
// s.append(str2);
// str = s.toString();最后 toString 方法会创建一个新的 String 对象，而且常量池中没有与这个 String 对象内容一样的 字符串常量。
四、intern() 方法
1、intern() 方法机制
在 JDK7 之前：
当调用 intern() 方法时，JVM 会检查字符串常量池中是否有与当前字符串内容一样的字符串常量：
- 如果存在，intern() 方法将返回常量池中那个一样的字符串的引用。
- 如果不存在，intern() 方法会在常量池中创建一个内容与当前字符串相同的字符串对象，并返回这个新创建字符串的引用。
自 JDK7 向后：
当调用 intern() 方法时，JVM 会查看字符串常量池中是否有与当前字符串内容一样的字符串常量：
- 如果存在，则直接返回这个字符串常量的引用。
- 如果不存在，则将当前的 String 对象的引用放到常量池中，然后返回这个引用（这里只是将 当前的 String 对象的引用放到了常量池中，没有创建新的对象）。
这里在 JDK7 之前和 JDK7 及之后有区别的原因是，JDK7 时将字符串常量从方法区移动到了堆区中。
下面举出几个以 JDK7 为环境的案例：
2、案例
1）案例一：常量池中存在一样的字符串常量
public class Example {
public static void main(String[] args) {
String str = new String("Hello");
// 这里使用了字符串常量"Hello"，所以它会被放到常量池
System.out.println(str == str.intern()); // false
// 由于字符串常量池中有"Hello"常量，所以这里str.intern()返回的
// 是常量池中的"Hello"常量的引用，而str指向的是堆区的字符串对象，
// 所以这里的结果是false
}
}运行结果：
2）案例二：常量池中没有一样的字符串常量
public class Example {
public static void main(String[] args) {
String str1 = new String("Hello");
String str2 = new String("World");
String str = str1 + str2;
// 这里是上面字符串创建方式提到的第三种创建方式
// 间接使用构造器创建，所以这里的str指向的是一个堆区的
// 字符串对象，而且常量池中没有与str内容一样的字符串常量
System.out.println(str == str.intern()); // true
// 这里由于str指向的是一个新的在堆区的String对象，内容为"HelloWorld"
// 而在常量池中没有与"HelloWorld"内容一样的字符串常量，所以，str的引用
// 会被放入到常量池中，然后被返回，所以这里str.intern()返回的还是str，所以
// 这里会输出true
}
}运行结果：
3）案例三：综合案例
public class Example {
public static void main(String[] args) {
String a = "123";
// a指向常量池的"123"
String b = new String("123");
// b指向堆区的String对象，
// String对象的value指向常量池的"123"
System.out.println(a.equals(b)); // true
System.out.println(a == b); // false
System.out.println(a == b.intern()); // true
// 由于常量池中已经有了"123"常量，所以返回的是这个常量的引用，
// 而a的引用就是这个常量的引用，所以这里结果为true
System.out.println(b == b.intern()); // false
// 这里b.intern()返回的是常量池中的"123"常量，对于b指向的则是堆区中的
// 对象，所以这里是结果false
}
}运行结果：
五、String 常用方法
-
equals(Object obj): 比较两个字符串的内容是否相同，返回布尔值。
-
equalsIgnoreCase(String anotherString): 比较两个字符串的内容是否相同，忽略大小写，返回布尔值。
-
length(): 返回字符串的长度，即字符的数量。
-
indexOf(String str): 返回指定子字符串在字符串中首次出现的位置，如果未找到则返回-1。
-
lastIndexOf(String str): 返回指定子字符串在字符串中最后一次出现的位置，如果未找到则返回-1。
-
substring(int beginIndex): 从指定的开始索引返回一个子字符串。
-
substring(int beginIndex, int endIndex): 返回从指定的开始索引到结束索引之间的子字符串（不包括结束索引）。
-
trim(): 返回去除字符串前后空格的新字符串。
-
charAt(int index): 返回指定索引处的字符。
-
toUpperCase(): 返回一个新的字符串，将原字符串中的所有字符转换为大写。
-
toLowerCase(): 返回一个新的字符串，将原字符串中的所有字符转换为小写。
-
concat(String str): 将指定字符串连接到原字符串的末尾，返回新的字符串。
-
compareTo(String anotherString): 按字典顺序比较两个字符串，返回一个整数，表示它们的相对顺序。
-
toCharArray(): 将字符串转换为一个字符数组。
-
format(String format, Object... args): 使用指定的格式字符串和参数生成格式化的字符串。
六、String 的特性
1、常量折叠
public class Example {
public static void main(String[] args) {
String str = "Hello" + "World";
}
}由于在编译时已经确定了这个字符串的内容，Java 编译器在编译阶段会对这些字符串进行优化，将其拼接成一个字符串常量 "HelloWorld" 。最终 JVM 只会在字符串常量池中只创建一个字符串对象 "HelloWorld" 。
因此，最终的结果是，str 引用的是常量池中唯一的 "HelloWorld" 对象，而不是创建两个不同的字符串对象，最后再产生一个拼接的新的字符串对象。
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