一、前言
字符串是多个字符连接起来组合成的字符序列。字符串分为可变的字符串和不可变的字符串两种。
(1)不可变的字符串:当字符串对象创建完毕之后,该对象的内容(上述的字符序列)是不能改变的
,一旦内容改变就会创建一个新的字符串对象
。Java中的String类的对象就是不可变的。
(2)可变的字符串:StringBuilder类和StringBuffer类的对象就是可变的;当对象创建完毕之后,该对象的内容发生改变时不会创建新的对象,也就是说对象的内容可以发生改变,当对象的内容发生改变时,对象保持不变,还是同一个。
String、StringBuffer、StringBuilder 都实现了 CharSequence 接口,字符串在底层其实就是char[]
,虽然它们都与字符串相关,但是其处理机制不同。
二、String 类(字符串常量)
String类表示不可变的字符串,当前String类对象创建完毕之后,该对象的内容(字符序列)是不变的,因为内容一旦改变就会创建一个一个新的对象。
String 类是final类,不可以继承。
对String类型最好的重用方式是组合而不是继承。
2.1 String 类实例的创建
方式一:通过字面量赋值创建
,需要注意这里是双引号:"",区别与字符char类型的单引号:'';
String s1 = "laofu";
方式二:通过构造器创建
;
String s2 = new String(“laofu”);
两种方式的区别:
方式一:String s1 = “laofu”;
有可能只创建一个String对象,也有可能创建不创建String对象
;如果在常量池中已经存在”laofu”,那么对象s1会直接引用,不会创建新的String对象;否则,会先在常量池先创建常量”laofu”的内存空间,然后再引用。
方式二:String s2 = new String(“laofu”);
最多会创建两个String对象,最少创建一个String对象
。可使用new关键字创建对象是会在堆空间创建内存区域,这是第一个对象;然后对象中的字符串字面量可能会创建第二个对象,而第二个对象如方式一中所描述的那样,是有可能会不被创建的,所以至少创建一个String个对象。
上图中的常量池:用于存储常量的地方内存区域,位于方法区中。常量池又分为编译常量池和运行常量池两种:
编译常量池:当把字节码加载进JVM的时候,其中存储的是字节码的相关信息(如:行号等)。
运行常量池:其中存储的是代码中的常量数据。
① 使用字符串字面量创建的字符串,也就是单独使用""引号创建的字符串都是直接量,在编译期就会将其存储到常量池中;
② 使用new String("")创建的对象会存储到堆内存中,在运行期才创建;
③ 使用只包含直接量的字符串连接符如"aa" + "bb"创建的也是直接量,这样的字符串在编译期就能确定,所以也会存储到常量池中;
④ 使用包含String直接量的字符串表达式(如"aa" + s1)创建的对象是运行期才创建的,对象存储在堆中,因为其底层是创新了StringBuilder对象来实现拼接的;
2.2 String 对象的比较
① 使用”==”号:用于比较对象引用的内存地址是否相同
② 使用equals方法:在Object类中和”==”号相同,但在自定义类中,建议覆盖equals方法去实现比较自己内容的细节;由于String类覆盖已经覆盖了equals方法,所以其比较的是字符串内容
。
2.3 String对象的空值
① 对象引用为空, 此时s1没有初始化,也在JVM中没有分配内存空间。
String s1 = null;
② 对象内容为空字符串, 比如: 此时对象s2已经初始化,值为“”,JVM已经为其分配内存空间。
String s2 = "";
2.4 字符串拼接
Java中的字符串可以通过是“+”实现拼接,那么代码中字符串拼接在JVM中又是如何处理的呢?我们通过一个例子说明:通过比较拼接字符串代码编译前后的代码来查看JVM对字符串拼接的处理。
JVM会对字符串拼接做一些优化操作。
① 如果字符串字面量之间的拼接(如"aa" + “bb”),创建的也是直接量,这种情况在编译期就能确定,所以也会存储到常量池中
;
② 如果是对象之间拼接,或者是对象和字面量之间的拼接,亦或是方法执行结果参与拼接,String内部会使用StringBuilder先来获取对象的值,然后使用append方法来执行拼接
。这种情况只能在运行期才能确定
变量的值和方法的返回值。
三、StringBuilder 与 StringBuffer(字符串变量)
StringBuffer 和 StringBuilder都表示可变的字符串,两种的功能方法都是相同的。但唯一的区别:
(1)StringBuffer:StringBuffer中的方法都使用了synchronized修饰符,表示同步操作,在多线程并发的时候可以保证线程安全
,但在保证线程安全的时候,对其性能有一定影响,会降低其性能
。
(2)StringBuilder:StringBuilder中的方法都没有使用了synchronized修饰符,线程不安全
,正因为如此,其性能较高
。
对并发安全没有很高要求的情况下,建议使用StringBuilder,因为其性能很高。
四、String、StringBuilder 与 StringBuffer
(1)由于 String 类的操作是产生新的 String 对象,而 StringBuilder 和 StringBuffer 只是一个字符数组的扩容而已,所以 String 类的操作要远慢于 StringBuffer 和 StringBuilder。
大部分情况下:StringBuilder > StringBuffer > String
String 类型和 StringBuffer 类型的主要性能区别其实在于 String 是不可变的对象, 因此在每次对 String类型进行改变的时候其实都等同于生成了一个新的 String 对象,然后将指针指向新的 String 对象。每次生成对象都会对系统性能产生影响,特别当内存中无引用对象多了以后, JVM 的 GC 就会开始工作,那速度是一定会相当慢的。
而如果是使用 StringBuffer 类则结果就不一样了,每次结果都会对 StringBuffer 对象本身进行操作,而不是生成新的对象,再改变对象引用。
(2)使用选择
使用 String 类的场景:在字符串不经常变化的场景中可以使用 String 类
,例如常量的声明、少量的变量运算。
使用 StringBuffer 类的场景:在频繁进行字符串运算(如拼接、替换、删除等),并且运行在多线程环境中,则可以考虑使用 StringBuffer
,例如 XML 解析、HTTP 参数解析和封装。
使用 StringBuilder 类的场景:在频繁进行字符串运算(如拼接、替换、和删除等),并且运行在单线程的环境中,则可以考虑使用 StringBuilder
,如 SQL 语句的拼装、JSON 封装等。
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