Java字符串相关的类详解

一.String类

1.初识String

• String:字符串，使用一对""引起来表示。

  • 1.String声明为final的，不可被继承
  • 2.String实现了Serializable接口：表示字符串是支持序列化的。
    实现了Comparable接口：表示String可以比较大小
  • 3.String内部定义了final char[] value用于存储字符串数据
  • 4.String:代表不可变的字符序列。简称：不可变性。
    体现：
    1. 当对字符串重新赋值时，需要重写指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
    2. 当对现有的字符串进行连接操作时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
    3. 当调用String的replace()方法修改指定字符或字符串时，也需要重新指定内存区域赋值，不能使用原有的value进行赋值。
  • 5.通过字面量的方式（区别于new）给一个字符串赋值，此时的字符串值声明在字符串常量池中。
  • 6.字符串常量池中是不会存储相同内容的字符串的。

  以上部分内容可体现在如下代码中：

String s1 = "abc";//字面量的定义方式
String s2 = "abc";
s1 = "hello";

System.out.println(s1 == s2);//false

System.out.println(s1);//hello
System.out.println(s2);//abc

System.out.println("*****************");

String s3 = "abc";
System.out.println(s3 == s2);//true
s3 += "def";
System.out.println(s3 == s2);//false
System.out.println(s3);//abcdef
System.out.println(s2);//abc

System.out.println("*****************");

String s4 = "abc";
String s5 = s4.replace('a', 'm');
System.out.println(s4);//abc
System.out.println(s5);//mbc

2.String的特性

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
     
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
 

Java 9以后改为了byte类型的数组，如下：（Java 9引入了Compact Strings来取代Java 6的Compressed Strings，它的实现更过彻底，完全使用byte[]来替代char[]，同时新引入了一个字段coder来标识是LATIN1还是UTF16）

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence,
               Constable, ConstantDesc {
      

    /**
     * The value is used for character storage.
     *
     * @implNote This field is trusted by the VM, and is a subject to
     * constant folding if String instance is constant. Overwriting this
     * field after construction will cause problems.
     *
     * Additionally, it is marked with {@link Stable} to trust the contents
     * of the array. No other facility in JDK provides this functionality (yet).
     * {@link Stable} is safe here, because value is never null.
     */
    @Stable
    private final byte[] value;

    /**
     * The identifier of the encoding used to encode the bytes in
     * {@code value}. The supported values in this implementation are
     *
     * LATIN1
     * UTF16
     *
     * @implNote This field is trusted by the VM, and is a subject to
     * constant folding if String instance is constant. Overwriting this
     * field after construction will cause problems.
     */
    private final byte coder;

3.String对象的创建（以Java 8为例）

String的实例化方式：
方式一：通过字面量定义的方式
方式二：通过new + 构造器的方式

String str = "hello";

//本质上this.value = new char[0]; 
String s1 = new String();
//this.value = original.value;
String s2 = new String(String original); 
//this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
String s3 = new String(char[] a);
String s4 = new String(char[] a,int startIndex,int count);

4.String对象的存储解析

如下代码：

//通过字面量定义的方式：此时的s1和s2的数据java声明在方法区中的字符串常量池中。
String s1 = "java";
String s2 = "java";
//通过new + 构造器的方式:此时的s3和s4保存的地址值，是数据在堆空间中开辟空间以后对应的地址值。
String s3 = new String("java"); 
String s4 = new String("java");
System.out.println(s1 == s2);//true 
System.out.println(s1 == s3);//false 
System.out.println(s1 == s4);//false 
System.out.println(s3 == s4);//false

为何会这样，内存解析图：（方法区中红色部分为字符串常量池）

可以看出，其实String s3 = new String(“java”)一共创建两个对象：一个是堆空间中new结构，另一个是char[]对应的常量池中的数据：“java”。

接下来例题进一步升级，如下图：


其原因是因为：

ps：
对于String s1 = "hello"; String s2 = s1 + "world";实际上原来的“hello”字符串对象已经丢弃了，现在在堆空间中产生了一个字符 串s1+“world”(也就是"helloworld")。如果多次执行这些改变串内容的操作，会导致大量副本字符串对象存留在内存中，降低效率。如果这样的操作放到循环中，会极大影响程序的性能。

5.String与byte[]、char[]直之间的转换

String str1 = "abc123中国"; byte[] bytes = str1.getBytes();//使用默认的字符集UTF-8，进行编码。 System.out.println(Arrays.toString(bytes)); byte[] gbks = str1.getBytes("gbk");//使用gbk字符集进行编码。 System.out.println(Arrays.toString(gbks)); System.out.println("******************"); String str2 = new String(bytes);//使用默认的字符集，进行解码。 System.out.println(str2); String str3 = new String(gbks); System.out.println(str3);//出现乱码。原因：编码集和解码集不一致！ String str4 = new String(gbks, "gbk"); System.out.println(str4);//没有出现乱码。原因：编码集和解码集一致！ 

String str1 = "abc123"; char[] charArray = str1.toCharArray(); for (int i = 0; i < charArray.length; i++) {
           System.out.println(charArray[i]); } char[] arr = new char[]{
          'h','e','l','l','o'}; String str2 = new String(arr); System.out.println(str2); 

6.String中常用方法

int length()：返回字符串的长度： return value.length char charAt(int index)： 返回某索引处的字符return value[index] boolean isEmpty()：判断是否是空字符串：return value.length == 0 String toLowerCase()：使用默认语言环境，将 String 中的所有字符转换为小写 String toUpperCase()：使用默认语言环境，将 String 中的所有字符转换为大写 String trim()：返回字符串的副本，忽略前导空白和尾部空白 boolean equals(Object obj)：比较字符串的内容是否相同 boolean equalsIgnoreCase(String anotherString)：与equals方法类似，忽略大小写 String concat(String str)：将指定字符串连接到此字符串的结尾。 等价于用“+” int compareTo(String anotherString)：比较两个字符串的大小。 String substring(int beginIndex)：返回一个新的字符串，它是此字符串的从beginIndex开始截取到最后的一个子字符串。 String substring(int beginIndex, int endIndex) ：返回一个新字符串，它是此字符串从beginIndex开始截取到endIndex(不包含)的一个子字符串。 

ps：类似于String substring(int beginIndex, int endIndex)方法，一般都是左闭右开，即[beginIndex, endIndex)。

boolean endsWith(String suffix)：测试此字符串是否以指定的后缀结束 boolean startsWith(String prefix)：测试此字符串是否以指定的前缀开始 boolean startsWith(String prefix, int toffset)：测试此字符串从指定索引开始的子字符串是否以指定前缀开始 boolean contains(CharSequence s)：当且仅当此字符串包含指定的 char 值序列时，返回 true int indexOf(String str)：返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引 int indexOf(String str, int fromIndex)：返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引，从指定的索引开始 int lastIndexOf(String str)：返回指定子字符串在此字符串中最右边出现处的索引 int lastIndexOf(String str, int fromIndex)：返回指定子字符串在此字符串中最后一次出现处的索引，从指定的索引开始反向搜索 

ps：indexOf和lastIndexOf方法如果未找到都是返回-1

替换： String replace(char oldChar, char newChar)：返回一个新的字符串，它是通过用 newChar 替换此字符串中出现的所有 oldChar 得到的。 String replace(CharSequence target, CharSequence replacement)：使用指定的字面值替换序列替换此字符串所有匹配字面值目标序列的子字符串。 String replaceAll(String regex, String replacement)：使用给定的 replacement 替换此字符串所有匹配给定的正则表达式的子字符串。 String replaceFirst(String regex, String replacement)：使用给定的 replacement 替换此字符串匹配给定的正则表达式的第一个子字符串。 匹配: boolean matches(String regex)：告知此字符串是否匹配给定的正则表达式。 切片： String[] split(String regex)：根据给定正则表达式的匹配拆分此字符串。 String[] split(String regex, int limit)：根据匹配给定的正则表达式来拆分此字符串，最多不超过limit个，如果超过了，剩下的全部都放到最后一个元素中。 

 @Test public void toTest(){
               String str1 = "南山南，北秋悲，南山有谷堆，南风南，北海北，北海有墓碑！"; String str2 = str1.replace('南', '东'); System.out.println(str1); System.out.println(str2); String str3 = str1.replace("南山", "东海"); System.out.println(str3); System.out.println("*************************"); String str = "12hello34world5java7891mysql456"; //把字符串中的数字替换成"," String string = str.replaceAll("\\d+", ","); System.out.println(string); //把字符串中的数字替换成","，如果结果中开头和结尾有","的话去掉 String string1 = str.replaceAll("\\d+", ",").replaceAll("^,|,$", ""); System.out.println(string1); System.out.println("*************************"); str = "12345"; //判断str字符串中是否全部有数字组成，即有1-n个数字组成 boolean matches = str.matches("\\d+"); System.out.println(matches); String tel = "0571-4534289"; //判断这是否是一个杭州的固定电话 boolean result = tel.matches("0571-\\d{7,8}"); System.out.println(result); System.out.println("*************************"); str = "hello|world|java"; String[] strs = str.split("\\|"); for (int i = 0; i < strs.length; i++) {
               System.out.println(strs[i]); } System.out.println(); str2 = "hello.world.java"; String[] strs2 = str2.split("\\.",2); for (int i = 0; i < strs2.length; i++) {
               System.out.println(strs2[i]); } } 

上述代码输出结果：

南山南，北秋悲，南山有谷堆，南风南，北海北，北海有墓碑！ 东山东，北秋悲，东山有谷堆，东风东，北海北，北海有墓碑！ 东海南，北秋悲，东海有谷堆，南风南，北海北，北海有墓碑！ ************************* ,hello,world,java,mysql, hello,world,java,mysql ************************* true true ************************* hello world java hello world.java Process finished with exit code 0 

二.StringBuffer类

1.StringBuffer类概述

StringBuffer就是为了解决大量拼接字符串时产生很多中间对象问题而提供的一个类，提供append和add方法，可以将字符串添加到已有序列的末尾或指定位置，它的本质是一个线程安全的可修改的字符序列，把所有修改数据的方法都加上了synchronized。但是保证了线程安全是需要性能的代价的。

2.StringBuffer中常用的方法

StringBuffer append(xxx)：提供了很多的append()方法，用于进行字符串拼接 StringBuffer delete(int start,int end)：删除指定位置的内容 StringBuffer replace(int start, int end, String str)：把[start,end)位置替换为str StringBuffer insert(int offset, xxx)：在指定位置插入xxx StringBuffer reverse() ：把当前字符序列逆转 public int indexOf(String str)：返回指定子字符串第一次出现的字符串内的索引 public String substring(int start,int end):返回一个从start开始到end索引结束的左闭右开区间的子字符串 public int length()：返回其真实存在的字符长度 public char charAt(int n )：得到指定位置的字符 public void setCharAt(int n ,char ch)：设置指定位置的字符 

总结：

 增：append(xxx) 删：delete(int start,int end) 改：setCharAt(int n ,char ch) / replace(int start, int end, String str) 查：charAt(int n ) 插：insert(int offset, xxx) 长度：length(); *遍历：for() + charAt() / toString() 

具体可参考Java API文档。

三.StringBuilder类概述

在很多情况下我们的字符串拼接操作不需要线程安全，这时候StringBuilder登场了，StringBuilder是JDK1.5发布的，它和StringBuffer本质上没什么区别，就是去掉了保证线程安全的那部分，减少了开销。
StringBuilder 和 StringBuffer 非常类似，均代表可变的字符序列，而且提供相关功能的方法也一样。

四.String、StringBuffer、StringBuilder三者的异同

1.异同

2.具体分析

String str = new String();//相当于char[] value = new char[0]; String str1 = new String("abc");//char[] value = new char[]{'a','b','c'}; StringBuffer sb1 = new StringBuffer();//char[] value = new char[16];底层创建了一个长度是16的数组。 System.out.println(sb1.length());//0 sb1.append('a');//value[0] = 'a'; sb1.append('b');//value[1] = 'b'; StringBuffer sb2 = new StringBuffer("abc");//char[] value = new char["abc".length() + 16]; 

StringBuffer和StringBuilder扩容问题: 如果要添加的数据底层数组盛不下了，那就需要扩容底层的数组。默认情况下，扩容为原来容量的2倍 + 2，同时将原有数组中的元素复制到新的数组中。 同时，建议大家开发中使用：StringBuffer(int capacity) 或 StringBuilder(int capacity). 

3.三者效率比较

对比String、StringBuffer、StringBuilder三者的效率：
从高到低排列：StringBuilder > StringBuffer > String