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Java字符串String类详解

JavaString为引用类型,内部存储指向字符串数据的引用。字符串常量池在堆中,复用字面量。new关键字在堆创建独立对象。==比较引用地址,equals按字典序比较字符,compareTo返回差值。字符串不可变,替换等操作不修改原串。

1,String原理介绍

1.1 String 构造

//使用字符串常量进行赋值
String s1 = "hello world";
System.out.println(s1);
//直接new String对象
String s2 = new String("hello world");
System.out.println(s2);
//使用字符组进行构造
char[] array = {'h','e','l','l','o'};
String s4 = new String(array);
System.out.println(s4);

除了这些,String还有不少其他的构造方法。但归根结底,关键得看透一点:String是个引用类型,它内部并不直接存储字符串本体,存的是指向实际字符串数据的引用。

Ja va字符串String类详解

1.2 字符串常量池(StringTable)

字符串常量池,在JVM层面对应的是StringTable类。本质上,它就是一个固定的HashTable(哈希表),而且它现在是在堆上分配的。很多刚接触的同学容易把这个位置记混,这里值得特别留意。

1.3 字符串内存存储

public static void main(String[] args) {
    String str1 = "abc";
    String str2 = "abc";
    System.out.println(str1 == str2);
}
//true

Ja va字符串String类详解

  • str1赋值的时候,“abc”这个字面量会直接存入字符串常量池。
  • 轮到str2时,JVM会先去常量池里瞅一眼,看看“abc”是不是已经在了。在,那就直接复用,不再重复创建。
public static void main(String[] args) {
    String str1 = new String("abc");
    String str2 = new String("abc");
    System.out.println(str1 == str2);
}
//false

Ja va字符串String类详解

  • 第一次new,常量池里肯定还没有“abc”对吧?所以JVM会先在常量池里放一份“abc”,同时在堆上new出一个新对象。
  • 每次使用new关键字,都会在堆中实实在在实例化一个新的对象。所以str1和str2指向的是堆里两个不同的地址。
  • 到了str2,“abc”在常量池中已经存在了,它也会拿这个常量去堆里new对象,但这和str1指向的堆对象是两个独立的东西。

2,常用方法介绍

2.1 ==比较是否引用同一个对象

对于基本类型,==比较的是变量里存的实际数值;而对于引用类型,==比较的是引用的地址,也就是判断这两个变量是不是指向了堆里的同一个对象。

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = 10;
    // 对于基本类型变量,==⽐较两个变量中存储的值是否相同 
    System.out.println(a == b);  // false  
    System.out.println(a == c);  // true  
    // 对于引⽤类型变量,==⽐较两个引⽤变量引⽤的是否为同⼀个对象
    String s1 = new String("hello");
    String s2 = new String("hello");
    String s3 = new String("world");
    String s4 = s1;
    System.out.println(s1 == s2);   // false
    System.out.println(s2 == s3);   // false
    System.out.println(s1 == s4);   // true
}

2.2 equals 方法:按字典序比较

字典序,简单来说就是字符按特定大小顺序排列。String类重写了父类Object的equals方法——Object默认用的是==比较,而String则改成了按字符逐个比较。

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    return (anObject instanceof String aString)
            && (!COMPACT_STRINGS || this.coder == aString.coder)
            && StringLatin1.equals(value, aString.value);
}
@IntrinsicCandidate
public static boolean equals(byte[] value, byte[] other) {
    if (value.length == other.length) {
        for (int i = 0; i < value.length; i++) {
            if (value[i] != other[i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
    return false;
}

看个例子就明白了:

public static void main(String[] args) {
    String s1 = new String("hello");
    String s2 = new String("hello");
    String s3 = new String("Hello");
    // s1、s2、s3引⽤的是三个不同对象,因此==⽐较结果全部为false 
    System.out.println(s1 == s2);    // false   
    System.out.println(s1 == s3);    // false   
    // equals⽐较:String对象中的逐个字符
    // 虽然s1与s2引⽤的不是同⼀个对象,但是两个对象中放置的内容相同,因此输出true 
    // s1与s3引⽤的不是同⼀个对象,⽽且两个对象中内容也不同,因此输出false 
    System.out.println(s1.equals(s2));  // true
    System.out.println(s1.equals(s3));  // false
}

2.3 compareTo 方法:按字典序进行比较

和equals不同,equals只告诉你“是或否”(boolean),而compareTo会给出一个具体的差值(int),告诉你到底差在哪里、差了多少。它的规则是:

  1. 先按字典序逐个字符比较,一旦遇到不相等的字符,直接返回这两个字符的差值(Unicode码位的差值)。
  2. 如果前面k个字符都相等(k取两个字符串长度的较小值),那么返回的就是两个字符串长度的差值。
public static void main(String[] args) {
    String s1 = new String("abc");
    String s2 = new String("ac");
    String s3 = new String("abc");
    String s4 = new String("abcdef");
    System.out.println(s1.compareTo(s2));   // 不同输出字符差值-1 
    System.out.println(s1.compareTo(s3));   // 相同输出 0 
    System.out.println(s1.compareTo(s4));   // 前k个字符完全相同,输出⻓度差值 -3 
}

2.4 compareToIgnoreCase 方法:与compareTo方法相同,但是忽略大小写

public static void main(String[] args) {
    String s1 = new String("abc");
    String s2 = new String("ac");
    String s3 = new String("ABc");
    String s4 = new String("abcdef");
    System.out.println(s1.compareToIgnoreCase(s2));   // 不同输出字符差值-1 
    System.out.println(s1.compareToIgnoreCase(s3));   // 相同输出 0 
    System.out.println(s1.compareToIgnoreCase(s4));   // 前k个字符完全相同,输出⻓度差值 -3 
}

2.5 字符串查找

方法功能
char charAt(int index)返回index位置上字符,如果index为负数或者越界,抛出IndexOutOfBoundsException异常
int indexOf(int ch)

返回ch第一次出现的位置,没有返回-1

int indexOf(int ch,int fromIndex)从fromIndex位置出现找ch第一次出现的位置,没有返回-1
int indexOf(String str)返回str第一次出现的位置,没有返回-1
int indexOf(String str,int fromIndex)从fromIndex位置开始找str第一次出现的位置,没有返回-1
int lastIndexOf(int ch)从后往前找,返回ch第一次出现的位置,没有返回-1
int lastIndexOf(int ch,int fromIndex)

从fromIndex位置开始找,从后往前找ch第一次出现的位置,没有返回-1

int lastIndexOf(String str)从后往前找,返回str第一次出现的位置,没有返回-1
int lastIndesOf(String str,int fromIndex)从fromIndex位置开始找,从后往前找str第一次出现的位置,没有返回-1
public static void main(String[] args) {
    String s = "aaabbbcccaaabbbccc";
    System.out.println(s.charAt(3));               // 'b'              
    System.out.println(s.indexOf('c'));            // 6              
    System.out.println(s.indexOf('c', 10));        // 15              
    System.out.println(s.indexOf("bbb"));          // 3              
    System.out.println(s.indexOf("bbb", 10));      // 12     
    System.out.println(s.lastIndexOf('c'));        // 17              
    System.out.println(s.lastIndexOf('c', 10));    // 8              
    System.out.println(s.lastIndexOf("bbb"));      // 12              
    System.out.println(s.lastIndexOf("bbb", 10));  // 3       
}           

2.6 转换

1. 数值和字符串转化

public static void main(String[] args) {
    // 数字转字符串
    String s1 = String.valueOf(1234);
    String s2 = String.valueOf(12.34);
    String s3 = String.valueOf(true);
    String s4 = String.valueOf(new Student("Hanmeimei", 18));
    System.out.println(s1);
    System.out.println(s2);
    System.out.println(s3);
    System.out.println(s4);
    System.out.println("=================================");
    // 字符串转数字
    int data1 = Integer.parseInt("1234");
    double data2 = Double.parseDouble("12.34");
    System.out.println(data1);
    System.out.println(data2);
}

2. 大小写转换

public static void main(String[] args) {
    String s1 = "hello";
    String s2 = "HELLO";
    // ⼩写转⼤写
    System.out.println(s1.toUpperCase());
    // ⼤写转⼩写
    System.out.println(s2.toLowerCase());
}

3. 字符串转数组

public static void main(String[] args) {
        String s = "hello";
        // 字符串转数组
        char[] ch = s.toCharArray();
        for (char x :ch) {
            System.out.print(x + " ");
        }
        System.out.println();
        // 数组转字符串
        String s2 = new String(ch);
        System.out.println(s2);
    }

4. 格式化

public static void main(String[] args) {
    String s = String.format("%d-%d-%d", 2026, 6,1);
    System.out.println(s);
}

2.7 字符串替换

String replaceAll(String regex,String replacement) —— 替换所有匹配的指定内容。

String replaceFirst(String regex,String replacement) —— 只替换第一个匹配的内容。

String str = "helloworld" ; 
System.out.println(str.replaceAll("l", "_"));
System.out.println(str.replaceFirst("l", "_"));

这里要记住一个特性:字符串是不可变对象,替换操作并不会修改原始字符串本身,而是返回一个新生成的字符串。

2.8 字符串拆分

方法功能
String[] split(String regex)将字符串全部拆分
String[] split(String regex,int limit)将字符串以指定的格式,拆分为limit组
public static void main(String[] args) {
        String st1 = "hello world yes no";
        String[] result = st1.split(" ");
        for (String x : result) {
            System.out.println(x);
        }
        //hello
        //world
        //yes
        //no
    }

也可以根据需要做部分拆分

public static void main(String[] args) {
        String st1 = "hello world yes no";
        String[] result = st1.split(" ",3);
        for (String x : result) {
            System.out.println(x);
        }
        //hello
        //world
        //yes no
    }

split的参数涉及正则表达式,所以遇到特殊字符时需要留意转义问题。

拆分IP地址

String str = "192.168.1.1" ; 
String[] result = str.split("\.") ; 
for(String s: result) {
    System.out.println(s);
}

几个注意事项:

  1. 字符“|”、“*”、“+”都需要加上转义字符,前面加上“\”。
  2. 如果是“\”,就需要写成“\\”。
  3. 多个分隔符可以用“|”连接起来。

多次拆分

String str = "name=zhangsan&age=18" ; 
String[] result = str.split("&") ;
for (int i = 0; i < result.length; i++) {
    String[] temp = result[i].split("=") ; 
    System.out.println(temp[0]+" = "+temp[1]);
}
public static void main(String[] args) {
        String str = "name=zhangsan&age=18" ;
        String[] result = str.split("=|&") ;
        for (String s : result) {
            System.out.println(s);
        }
    }

2.9 字符串的截取

方法功能
String substring(int beginIndex)从指定索引截取到结尾
String substring(int beginIndex,int endIndex)截取部分内容
String str = "helloworld" ; 
System.out.println(str.substring(5));
System.out.println(str.substring(0, 5));

下标从0开始,取值范围是左闭右开的 [beginIndex, endIndex)。

去除左右两边的空格

String trim() 方法去掉字符串左右两边的空格,但会保留中间的空格。

String str = "   hello  world   " ; 
System.out.println("["+str+"]");
System.out.println("["+str.trim()+"]");

2.10 intern 方法

  • 调用 intern() 方法时,如果字符串常量池里已经有一个与当前String对象内容相等的字符串(通过equals方法确定),就会直接返回常量池中的那个字符串引用。
  • 如果常量池中没有,则会将当前String对象的引用添加到常量池中,并返回该引用。
public static void main(String[] args) {
    char[] ch = new char[]{'a', 'b', 'c'};
    String s1 = new String(ch);     // s1对象并不在常量池中 
    //s1.intern();    // s1.intern();调⽤之后,会将s1对象的引⽤放⼊到常量池中
    String s2 = "abc";  // "abc" 在常量池中存在了,s2创建时直接⽤常量池中"abc"的引⽤      
    System.out.println(s1 == s2);
}
// 输出false 
// 将上述⽅法打开之后,就会输出true

Ja va字符串String类详解

Ja va字符串String类详解

3,字符串的不可变性

String被设计为不可变对象,这就意味着一旦创建,字符串中的内容就无法被更改。

所有那些看起来是在修改字符串内容的操作,本质上都是创建一个新的对象,原对象丝毫不动。String之所以能做到这一点,其底层原因在于存放字符的数组被private修饰且不提供公开的修改方法。

4,字符串修改

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

像上面这样拼接字符串,每次操作都会产生临时的中间对象。拼一次就在堆里new一个对象,效率可想而知。所以,为了执行效率,Ja va专门提供了StringBufferStringBuilder这两个类。

4.1 StringBuilder

参考文档

方法说明
StringBuilder append(String str)在尾部追加,相当于String的+=
char charAt(int index)获取index位置的字符
int length()获取字符串的长度
int capacity()获取底层保存字符串空间总的大小
void ensureCapacity(int mininmumCapacity)

确保容量至少等于规定的最小值

void setCharAt(int index,char ch)将index位置的字符设置为ch
int indexOf(String str)返回str第一次出现的位置
int indexOf(String str,int fromIndex)

返回指定子串的第一次出现的字符串中的索引,从指定的索引开始

int lastIndexOf(String str)返回最后一次出现str的位置
int lastIndexOf(String str,int fromIndex)从fromIndex位置开始找str最后一次出现的
StringBuilder insert(int offset,String str)从offset位置插入
StringBuilder deleteCharAt(int index)删除index位置字符
StringBuilder delete(int start,int end)删除[start,end)区间内的字符
StringBuilder replace(int start,int end,String str)将[start,end)位置的字符替换为str
String substring(int start)从start开始一直到末尾的字符以String的形式返回
String substring(int start,int end)从start开始一直到end的字符以String的形式返回
StringBuilder reverse()反转字符串
String toString()将所有字符按照String的方式返回

StringBuilder的内容是可以修改的,这一点和String有本质区别。

两者之间可以互相转换:

  • String变为StringBuilder:利用StringBuilder的构造方法或append()方法。
  • StringBuilder变为String:调用toString()方法即可。

4.2 String Buffer

功能上,StringBuffer和StringBuilder几乎一模一样。

最大的区别在于:StringBuffer采用了同步处理,属于线程安全操作;而StringBuilder则未采用同步处理,属于线程不安全操作。所以,在多线程环境下,优先考虑StringBuffer;单线程下,StringBuilder的性能会更高。

介绍文档

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