【Java课堂】String类（二）

5.字符串替换

使用一个指定的新的字符串替换掉已有的字符串数据，可用的方法如下：

String replaceAll(String regex, String replacement)

String replaceFirst(String regex, String replacement)

regex: 要替换字符串内容        replacement：替换成字符串内容

public static void main(String[] args) {
        String s="我不想学习，我不想内卷，我不想打代码";
        System.out.println(s.replaceAll("不想","想"));
        System.out.println(s.replaceFirst("我不想学习", "麻木了"));
    }

注意事项: 由于字符串是不可变对象, 替换不修改当前字符串, 而是产生一个新的字符串。

6.字符串拆分

可以将一个完整的字符串安装指定的分隔符划分为若干个子类，可用方法如下：

String[] split(String regex)

String[] split(String regex, int limit)

我想大家一个都做个这个题，将字符串按照空格拆分

public static void main(String[] args) {
        String str = "hello world welcom to study Java";
        String[] ret = str.split(" ");
        for (String s:ret) {
            System.out.println(s);
        }
    }

我们还可以在split方法中添加参数，表明拆分几组

String[] ret = str.split(" ",3);

拆分是特别常用的操作. 一定要重点掌握. 另外有些特殊字符作为分割符可能无法正确切分, 需要加上转义。

例如：拆分IP地址

public static void main(String[] args) {
        String str = "192.168.1.1";
        String[] ret = str.split("\\.");
        for (String s:ret) {
            System.out.println(s);
        }
    }

注意事项:

字符"|","*","+"都得加上转义字符，前面加上 "\\" 。

而如果是 "\" ，那么就得写成 "\\\\" 。

如果一个字符串中有多个分隔符，可以用"|"作为连字符。

7.字符串截取

从一个完整的字符串之中截取部分内容，可用方法如下：

String substring(int beginIndex)

String substring(int beginIndex, int endIndex)

beginIndex：起始位置      endIndex：结束位置

public static void main(String[] args) {
        String s = "helloworld";
        System.out.println(s.substring(5));
        System.out.println(s.substring(0,5));
    }

注意事项:

索引从0开始。

注意左闭右开, substring(0, 5) 表示包含 0 号下标的字符, 不包含 5 号下标[ 0, 5 )。

8.字符串常量池

1.创建对象的思考

我们知道对于引用类型==比较的是引用的对象是否相同，我们来看下面代码

public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";
        String s2 = "hello";
        String s3 = new String("hello");
        String s4 = new String("hello");
        System.out.println(s1 == s2);
        System.out.println(s1 == s3);
        System.out.println(s3 == s4);
    }

上述程序创建方式类似，那为什么s1和s2引用的是同一个对象，而s3和s4不是呢？

在Java程序中，类似于：1 、2、3.14、" hello " 等字面类型的常量经常频繁使用，为了使程序的运行速度更快、更节省内存，Java为8种基本数据类型和String类都提供了常量池。

“池”是编程中的一种常见的，重要的提升效率的方式，我们会在未来的学习中遇到各种“内存池”，“线程池”，“数据库连接池”....

我来举一个池化技术的示例

比如我们学习编程要看关于编程的书籍

       1. 当我们学习数据库时，我们就要去书柜找关于数据库的书，看完就要放回去。如果接下来我们遇到关于数据库的问题，那我们还要再去书柜找关于数据库的书，这样效率低，速度慢。

       2.我们在书桌上放一个书架，将我们想要学习编程相关书籍放到书架里面，随拿随用，效率高，速度快。

对于池化技术来说，方式2就是池化技术的一种实例，书放书架上，随去随用，效率非常高。

为了节省存储空间以及程序的运行效率，Java中引入了：

Class文件常量池：每个.java源文件编译后生成.Class文件中会保存当前类中的字面常量以及符号信息

运行时常量池：在.Class文件被加载时，.Class文件中的常量池被加载到内存中称为运行时常量池，运行时常量池每个类都有一份。

字符串常量池

2.字符串常量池（StringTable）

字符串常量在JVM中是StringTable类，实际上是一个固定大小的HashTable，在不同JDK版本下字符串常量池的位置以及默认大小是不同的：

3.深度讲解String对象创建

由于不同JDK版本对字符串常量池的处理方式不同，此处在Java8 HotSpot上分析

1.直接使用字符串常量进行赋值

public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";
        String s2 = "hello";
        System.out.println(s1 == s2);//true
    }

接下我来展示一下，上述代码在内存中的情况。

在内存中，我们可以分为虚拟机栈和堆区，而s1 和 s2 变量在虚拟机中存储，而StringTable哈希表在堆中存储。

对于没有学过哈希表的读者，我们可以把它理解为一个数组，而数组中的每个元素是一个链表。而链表中每个结点又都包含一个hash值和一个String对象。而我们代码中的常量字符串“hello”，就存在String对象所引用的数组存储。是不是有点绕，我们来看下图

如图，在字节码加载时，“hello”常量串就已经创建好了，并保存在字符串常量池中。当时用String s1 = "hello";创建对象时，先在字符串常量池中找，找到了，就将该字符串引用赋值给s1。同理，对s2的操作也是如此。

2.通过new创建String类对象

public static void main(String[] args) {
        String s3 = new String("hello");
        String s4 = new String("hello");
        System.out.println(s3 == s4);//false
    }

s3和s4都是new了一个对象，也就是在堆上开辟String对象大小的空间，且这两个对象在堆中的存储地址不同， 然后常量池把“hello”添加上，然后把“hello”的值分别存储在s3、s4引用对象的value数组中。

也就是为什么s3==s4为false的原因。

总结来说：只要是new的对象，都是唯一的。

通过上面例子可以看出：使用常量字符串创建String类型对象的效率更高，而且更节省空间。同时用户也可以将创建的字符串对象通过 intern 方式添加进常量池中。

 3.intern 方法

intern 是一个native方法（native 方法指：底层使用C++实现的，看不到其实现的源代码），该方法的作用是手动将创建的String对象添加到常量池中。

我们看下面两个例子会发现，就是因为少写一句 s1.intern() 结果就变的不一样，这是为什么呢？

我们一步一步来分析，上述代码中 s1 先在堆区创建一个对象，因为 s1 引用对象存储的 “abc” 是字符数组 ch 拷贝过去的，所以 abc 并没有存入字符串内存池中。而当 执行 String s2 = "abc" 时，内存池变会检测内否存有 “abc”，没有内存池便会把 “abc” 收入其中，同时把在内存池中存储 “abc” 的对象赋值给 s2 。

而当添加 s1.intern() 之后，内存池变会检测“abc”是否在其中存储，如果没有，这会把s1引用的String对象添加到内存池中，如下。当 执行 String s2 = "abc" 时，内存池中检测到“abc”，变会把“abc”的对象赋值给s2。

 同样，如果 s1.intern()  之后，内存池检测到 “abc”，那就不会把 s1 引用String对象添加到内存池中。

注意：在Java6 和 Java7、8中intern的实现会有些许差别。

我们来看三道面试题，巩固一下

解释String类中两种对象实例化的区别：

1. String str = "hello";

  只会开辟一块堆内存空间，保存在字符串常量池中，然后 str 共享常量池中的 String 对象。

2. String str = new String("hello");

 会开辟两块堆内存空间，字符串"hello"保存在字符串常量池中，然后用常量池中的 String 对象给新开辟的 String 对象赋值。

3. String str = new String(new char[]{'h','e','l','l','o'})

 现在堆上创建一个 String 对象，然后利用 copyof 将重新开辟数组空间，将参数字符串数组中内容拷贝到 String 对象中。

9.字符串的不可变性

String 是一种不可变对象，字符串中的内容时不可改变的。字符串不可被修改，是因为其中存储字符串的value数组被private修饰，如下图

对于 value[] 不可修改，是因为有private修饰在类外不能拿取value的值，而不是因为被 final 修饰的原因。

final 修饰类表面该类不想被继承，final修饰内置类型表明该变量不能修改其值。

而对于引用类型来说，final 修饰引用类型表明该引用变量不能引用其他对象，但是其引用对象中的内容是可以修改的。

所以，String类不能修改不是其内部value被final修饰的原因。

同时，我们还肯被一下代码所骗，认为String类可以被修改

public static void main(String[] args) {
        String s = "hello";
        s += " world";
        System.out.println(s);// 输出：hello world
    }

这是为什么呢？这串代码并不是代表String类可以修改，当s += " world" 执行后，s引用的就是一个全新的对象，而不是在原理hello这个内存上拼接的。

而且所有涉及到可能修改字符串内容的操作都是创建一个新对象，改变的是新对象

例如 repalce 方法：

为什么 String 要设计成不可变的呢？

方便实现字符串对象池。如果String可变，那么对象池就需要考虑写时拷贝的问题了。

不可变对象是线程安全的。

不可变对象更方便缓存 hash code，作为 key 时可以更高效的保存到 HashMap 中。

那如果想要修改字符串中内容呢？我们接着往下看

10.字符串修改

我们知道，真正修改字符串的内容是很难的，如果我们要修改的话就是要new一个新的对象。

借用上述举的例子

public static void main(String[] args) {
        String s = "hello";
        s += " world";
        System.out.println(s);// 输出：hello world
    }

注意：我们应尽量避免直接对String类型对象进行修改，因为String类是不能修改的，所有的修改都会创建对象，效率会非常低下。

如果要修改的话，建议尽量使用StringBuffer或者StringBuilder，这样效率会高一点

我们来比较一下 +=  、StringBuffer、 StringBuilder这三种方法修改对象的耗时

public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        String s1 = "";
        for(int i = 0; i < 10000; ++i){
            s1 += i;
        } long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - start);
        start = System.currentTimeMillis();
        StringBuffer s2 = new StringBuffer("");
        for(int i = 0; i < 10000; ++i){
            s2.append(i);
        } end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - start);
        start = System.currentTimeMillis();
        StringBuilder s3 = new StringBuilder();
        for(int i = 0; i < 10000; ++i){
            s3.append(i);
        } end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - start);
    }

可以看出StringBuffer、 StringBuilder方法比用 += 修改效率更高。

因此能不修改就不修改，实在不行尽量使用StringBuffer或者StringBuilder。

到此，String类基本上是讲完了，有错误的地方希望大家能批评指正，别忘了点赞👍+收藏⭐️哦

😜  关注我！带来等多精彩🎉🎉