首先，将一个类分为几个部分，分别是类定义（继承，实现接口等），全局变量，方法，内部类等等，再分别对这几个部分进行说明，这样到最后类的全貌也就比较直观了
1、实现接口
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
Serializable：这个序列化接口没有任何方法和域，仅用于标识序列化的语意
Comparable：这个接口只有一个compareTo(T 0)接口，用于对两个实例化对象比较大小
CharSequence：这个接口是一个只读的字符序列。包括length(), charAt(int index), subSequence(int start, int end)这几个API接口，值得一提的是，StringBuffer和StringBuild也是实现了改接口
2、全局变量
/** The value is used for character storage. */ private final char value[]; /** Cache the hash code for the string */ private int hash; // Default to 0 private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields = new ObjectStreamField[0]; public static final Comparator<String> CASE_INSENSITIVE_ORDER = new CaseInsensitiveComparator();
可以看到，value[]是存储String内容的，即当使用String str = "abc"的时候，本质上，"abc"是存储在一个char类型数组中的
而hash是String实例化的hashcode的一个缓存。因为String经常被用于比较，比如在HashMap中，如果每次进行比较都重新计算hashcode的值的话，那无疑是比较麻烦的，而保存一个hashcode的缓存无疑能优化这样的操作
最后，这个CASE_INSENSITIVE_ORDER在下面内部类中会说到，其根本就是持有一个静态内部类，用于忽略大小写来比较两个字符串
3、内部类
在String只有一个内部类，那就是CaseInsensitiveComparator
private static class CaseInsensitiveComparator implements Comparator<String>, java.io.Serializable { // use serialVersionUID from JDK 1.2.2 for interoperability private static final long serialVersionUID = 8575799808933029326L; public int compare(String s1, String s2) { int n1 = s1.length(); int n2 = s2.length(); int min = Math.min(n1, n2); for (int i = 0; i < min; i++) { char c1 = s1.charAt(i); char c2 = s2.charAt(i); if (c1 != c2) { c1 = Character.toUpperCase(c1); c2 = Character.toUpperCase(c2); if (c1 != c2) { c1 = Character.toLowerCase(c1); c2 = Character.toLowerCase(c2); if (c1 != c2) { // No overflow because of numeric promotion return c1 - c2; } } } } return n1 - n2; } /** Replaces the de-serialized object. */ private Object readResolve() { return CASE_INSENSITIVE_ORDER; } }
compare方法：不区分大小写比较字符串，相等返回0，s1大于s2返回1，s1小于s2返回-1
这里有一个疑惑，在String中已经有了一个compareTo的方法，为什么还要有一个CaseInsensitiveComparator的内部静态类呢？
其实这一切都是为了代码复用
首先看一下这个类就会发现，其实这个比较和compareTo方法也是有差别的，这个方法在比较时是忽略大小写的，而且这是一个单例，可以简单得用它来比较两个String，因为String类提供一个变量：CASE_INSENSITIVE_ORDER 来持有这个内部类，这样当要比较两个String时可以通过这个变量来调用，例如：
String string = "abc"; String string1 = "ABC"; int compare1 = String.CASE_INSENSITIVE_ORDER.compare(string, string1);//返回0
其次，可以看到String类中提供的compareToIgnoreCase方法其实就是调用这个内部类里面的方法实现的。这就是代码复用的一个例子，源码如下：
public int compareToIgnoreCase(String str) { return CASE_INSENSITIVE_ORDER.compare(this, str); }
4、方法
首先是一系列的初始化方法
public String() { this.value = new char[0]; }
String支持多种初始化方法，包括接收String，char[],byte[],StringBuffer等多种参数类型的初始化方法。但本质上，其实就是将接收到的参数传递给全局变量value[]
public int length() { return value.length; } public boolean isEmpty() { return value.length == 0; } public char charAt(int index) { if ((index < 0) || (index >= value.length)) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(index); } return value[index]; }
知道了String其实内部是通过char[]实现的，那么就不难发现length()，isEmpty()，charAt()这些方法其实就是在内部调用数组的方法
//将字符串复制到dst数组中，复制到dst数组中的起始位置可以指定。值得注意的是，该方法并没有检测复制到dst数组后是否越界。 void getChars(char dst[], int dstBegin) { System.arraycopy(value, 0, dst, dstBegin, value.length); } public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char dst[], int dstBegin) { if (srcBegin < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcBegin); } if (srcEnd > value.length) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd); } if (srcBegin > srcEnd) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd - srcBegin); } System.arraycopy(value, srcBegin, dst, dstBegin, srcEnd - srcBegin); }
可以看到，这两个重载方法本质上都是调用System.arraycopy()这个函数，包括在jdk很多其他源码中都是这样，比如ThreadPoolExcuter，看似有很多个重载，其实本质上都是调用同样的一个函数，只是会给你不同的默认初始值
//获取当前字符串的二进制 public void getBytes(int srcBegin, int srcEnd, byte dst[], int dstBegin) { if (srcBegin < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcBegin); } if (srcEnd > value.length) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd); } if (srcBegin > srcEnd) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd - srcBegin); } Objects.requireNonNull(dst); int j = dstBegin; int n = srcEnd; int i = srcBegin; char[] val = value; /* avoid getfield opcode */ while (i < n) { dst[j++] = (byte)val[i++]; } } public byte[] getBytes(String charsetName) throws UnsupportedEncodingException { if (charsetName == null) throw new NullPointerException(); return StringCoding.encode(charsetName, value, 0, value.length); } public byte[] getBytes() { return StringCoding.encode(value, 0, value.length); }
将String字符串转成二进制的几种方式，可以指定byte数组，也能让其返回一个byte数组。本质上，其实都是调用了StringCoding.encode()这个静态方法
public boolean equals(Object anObject) { if (this == anObject) { return true; } if (anObject instanceof String) { String anotherString = (String)anObject; int n = value.length; if (n == anotherString.value.length) { char v1[] = value; char v2[] = anotherString.value; int i = 0; while (n-- != 0) { if (v1[i] != v2[i]) return false; i++; } return true; } } return false; } 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]; } hash = h; } return h; }
hashCode()和equals()两个方法比较重要且有所关系就放一起了，equals()是string能成为广泛用于Map[key,value]中key的关键所在
此外除equals()外，还有只比较内容的contentEquals()
public boolean contentEquals(CharSequence cs) { // Argument is a StringBuffer, StringBuilder if (cs instanceof AbstractStringBuilder) { if (cs instanceof StringBuffer) { synchronized(cs) { return nonSyncContentEquals((AbstractStringBuilder)cs); } } else { return nonSyncContentEquals((AbstractStringBuilder)cs); } } // Argument is a String if (cs instanceof String) { return equals(cs); } // Argument is a generic CharSequence char v1[] = value; int n = v1.length; if (n != cs.length()) { return false; } for (int i = 0; i < n; i++) { if (v1[i] != cs.charAt(i)) { return false; } } return true; }
这个主要是用来比较String和StringBuffer或者StringBuild的内容是否一样。可以看到传入参数是CharSequence ，这也说明了StringBuffer和StringBuild同样是实现了CharSequence。源码中先判断参数是从哪一个类实例化来的，再根据不同的情况采用不同的方案，不过其实大体都是采用上面那个for循环的方式来进行判断两字符串是否内容相同
public int compareTo(String anotherString) { int len1 = value.length; int len2 = anotherString.value.length; int lim = Math.min(len1, len2); char v1[] = value; char v2[] = anotherString.value; int k = 0; while (k < lim) { char c1 = v1[k]; char c2 = v2[k]; if (c1 != c2) { return c1 - c2; } k++; } return len1 - len2; }
这个就是String对Comparable接口中方法的实现了。其核心就是那个while循环，区分大小写进行比较，具体比较方式跟上面那个内部类比较方式一样
public int compareToIgnoreCase(String str) { return CASE_INSENSITIVE_ORDER.compare(this, str); }
这个也是比较字符串大小，规则和上面那个比较方法基本相同，差别在于这个方法忽略大小写。可以看到这是通过一个String 内部一个static的内部类实现的，那么为什么还要特地写一个内部类呢，这样其实就是为了代码复用，这样在其他情况下也可以使用这个static内部类
public boolean startsWith(String prefix, int toffset) { char ta[] = value; int to = toffset; char pa[] = prefix.value; int po = 0; int pc = prefix.value.length; // Note: toffset might be near -1>>>1. if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) { return false; } while (--pc >= 0) { if (ta[to++] != pa[po++]) { return false; } } return true; }
判断当前字符串是否以某一段其他字符串开始的，和其他字符串比较方法一样，其实就是通过一个while来循环比较
public int indexOf(int ch, int fromIndex){}
可以看到这里在if中有一句
ch < Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT
而在Character中看到
public static final int MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT = 0x010000;
这表明在java中char存储的值通常都是比ox010000小的，就是BMP类型的字符。
而当比这个值大的时候，就是增补字符了，那么会调用Character先判断是否是有效的字符，再进一步处理
public int lastIndexOf(int ch, int fromIndex){}
和indexOf基本一致，只是顺序反过来
static int indexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount, char[] target, int targetOffset, int targetCount, int fromIndex) {}
这个是上面indexOf的一个重载，主要是实现找到某个子串在当前字符串的起始位置，若没找到，则返回-1
大致说下这里的实现思路：先是进行一系列的初始判定，比如子串长度不能大于当前字符串。然后在当前字符串中找到子串的第一个字符的位置 i ，从这个位置开始，和子串每一个字符比较。若完全匹配，则返回结果，如果在这个过程中，某个字符不匹配，则从 i+1 的位置开始继续寻找子串第一个字符的位置，后继续比较
public String substring(int beginIndex){}
这个方法可以返回字符串中一个子串，看最后一行可以发现，其实就是指定头尾，然后构造一个新的字符串
public String concat(String str) {}
concat的作用是将str拼接到当前字符串后面，通过代码也可以看出其实就是建一个新的字符串
public String replace(char oldChar, char newChar) {}
替换操作，主要是将原来字符串中的oldChar全部替换成newChar。看这里实现，主要是先找到第一个所要替换的字符串的位置 i ，将i之前的字符直接复制到一个新char数组。然后从 i 开始再对每一个字符进行判断是不是所要替换的字符
public boolean matches(String regex) {}
这几个方法都是使用了正则的方式来进行处理的。包括最后一个虽然参数不用提供正则规则，但内部其实也是使用了Pattern类的正则操作
public String[] split(String regex, int limit) {}
这个方法看起来比较复杂，但其实我们一般都不会用到那一大串的内容，一般我们用到最后那一句return Pattern.compile(regex).split(this, limit); 即同样是使用Pattern的正则方式去解析并拆分成字符串数组。
那么进到那些复杂的代码里面需要什么条件呢，看那个if：
1、 如果regex只有一位，且不为列出的特殊字符
2、如regex有两位，第一位为转义字符且第二位不是数字或字母，“|”表示或，即只要ch小于0或者大于9任一成立，小于a或者大于z任一成立，小于A或大于Z任一成立
3、第三个是不属于utf-16之间的字符 其中的关系为( (1 || 2) && 3 )，光看第三点就知道这是为了应对特殊情况的。其实也就是使用一个ArrayList存放每一段找到分割点的字符串，不断循环
public String trim() {}
这个函数平时用的应该比较多，删除字符串前后的空格，原理是通过找出前后第一个不是空格的字符串，返回原字符串的该子串
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]; } hash = h; } return h; }
为什么hashCode 方法选择数字31作为乘子？
1、31是一个不大不小的质数，是作为 hashCode 乘子的优选质数之一。另外一些相近的质数，比如37、41、43等等，也都是不错的选择。那么为啥偏偏选中了31呢？请看第二个原因
2、31可以被 JVM 优化，31 * i = (i << 5) - i
具体论证方法参考如下：
为什么 String hashCode 方法选择数字31作为乘子？
总结：
在String中，其实最底层的实现就是通过一个final char value[] 来保存String字符串的，抓住这一点，其实很多设计方法，方法的实现方式就显而易见了
