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📫 作者介绍：本人本科软件工程在读，博客主要涉及JavaSE、JavaEE、MySQL、SpringBoot、算法等知识。专栏内容长期更新，如有错误，欢迎评论区或者私信指正！感谢大家的支持~~~

写在前面

👩 面试官： String 是不可变序列，这个该如何理解？
👦 路人甲： 这个，我只知道它是不可变的，别的还…
👩 面试官： 那么String的不可变是指值不可变还是地址呢?
👦 路人甲： 值…哦，好像是地址…
👩 面试官： 你这基础不牢固啊，来看下代码，告诉我结果都是什么，这个总可以吧？

👦 路人甲： umm，我还是好好学习吧😢

🍓 没错！本期的主题就是将 String 一网打尽！

本篇学习目标：

• ⭐️ 理解三种字符对象在内存的存在形式；
• ⭐️ 熟悉三种字符的创建及常用方法的使用；
• ⭐️ 理解StringBuffer，StringBuilder，String的区别；
• ⭐️ 熟悉StringBuffer的坑点，学会深入源码看待问题。

本文来自专栏：JavaSE系列专题知识及项目 欢迎点击支持订阅专栏 ❤️

文章目录

• 写在前面
• 1.String类
• • 1.1 String创建刨析
  • 1.2 深入理解String对象特性
  • 1.3 String类常见方法
• 2 StringBuffer类
• • 2.1 StringBuffer结构刨析
  • 2.2 String与StringBuffer对比
  • 2.3 StringBuffer的创建与转换
  • • 2.3.1 StringBuffer的创建
    • 2.3.2 String转换StringBuffer
    • 2.3.3 StringBuffer转换String
  • 2.4 StringBuffer常用方法
  • 2.5 StringBuffer坑点练习
• 3 StringBuilder类
• • 3.1 StringBuilder结构刨析
• 4 总结
• 写在最后

1.String类

🐯 String类的基本介绍：

🐱 1. String 对象用于保存字符串，即一组字符序列。字符串常量对象是用双引号括起来的字符序列。例：“123”，"girl"等；
🐱 2. 字符串的字符使用 Unicode 字符编码，一个字符(不区分字母还是汉字)占两个字节；
🐱 3. String 类实现了接口 Serializable，用处：String 可以串行化，可以在网络传输;
🐱 4. String 是 final 类，不能被其他类继承；
🐱 5. String 类中有属性 private final char value[] ，用于存放字符串内容。

🐘 String类的常用构造方法：

String s1 = new String();String s2 = new String(String original);String s3 = new String(char[] a);String s4 = new String(char[] a, int startIndex, int count);String s5 = new String(byte[] b);

❓❓❓ 如何理解 String 是不可修改的？

答： String 类中有属性 private final char value[] ，用于存放字符串内容，所以说 String 底层是字符串数组。而 value 是一个 final 类型，因此，不可以修改。但是这个不可修改，指的是 value 的地址不可修改，但是单个字符的内容是可以变化的。 如下代码很好的验证了这一点：

1.1 String创建刨析

🍬 常用的两种创建 String 对象的方式：
方式1️⃣ ：直接赋值

String s1 = "Nezuko";

方式2️⃣ ：调用构造器

String s2 = new String("Nezuko");

🍓 两种创建方式的区别解析：

方式一 ： 先从常量池查看是否有 "Nezuko" 的数据空间，如果有，则直接指向该空间；如果没有，则重新创建，然后指向。s1 最终指向的是常量池的空间地址。
方式二 ： 先在堆中创建空间，里面维护了 value 属性，指向常量池的 "Nezuko" 空间。如果常量池没有，则重新创建，如果有，则直接通过 value 指向，s2 最终指向的是堆中的空间地址。
两种方式的内存分布图如下： (图中 s1 对应方式一，s2 对应方式二)

代码验证：

1.2 深入理解String对象特性

📖 知识回顾：

🖊 1. String 是一个 final 类，代表不可变的字符序列；
🖊 2. 字符串是不可变的，一个字符串的内存一旦被分配，其内容是不可变的。

👧 题目综合练习，帮助深入理解 String 对象特性，阅读以下几段代码，分析创建对象的数目，并绘制内存布局图：
1️⃣ 题目1：引用改变

String s1 = "Hello";s1 = "Nezuko";

🍉 解析：

创建了2个字符串对象，先在常量池创建一个 “Hello” ，s1 指向该区域，而后创建 “Nezuko”。 s1由指向 “Hello” 更改为指向 “Nezuko”。其内存布局如下图：

2️⃣ 题目2：常量相加

String s = "Hello" + "Nezuko";

🍉 解析：

创建了1个字符串对象，原因是编译器做了优化，对创建常量池对象进行判断，是否有引用指向。 题目中的String s = "Hello" + "Nezuko" 等价于 String s = "HelloNezuko"内存布局如下图：

3️⃣ 题目3：s1 + s2

String s1 = "Hello";String s2 = "Nezuko";String s3 = s1 + s2;

🍉 解析：

创建了3个对象，但是 s3 指向的是堆区的对象。这里我们需要重点分析，s3 = s1 + s2发生了什么，通过分析 String 源码我们可以得到，在该语句进行了如下操作：
（1）先创建一个 StringBuilder sb = new StringBuilder();
（2）执行 sb.append(“Hello”);
（3）执行 sb.append(“Nezuko”);
（4）调用 sb.toString() 返回一个字符串对象， 即 s3 指向堆中的对象，而堆中的对象的 value 属性指向常量池的 “HelloNezuko”。
内存示意图如下：

🐍 扩展：看代码，判断是否为同一对象
tips： 答案见注释

String s1 = "Hello";String s2 = "Nezuko";String s3 = s1 + s2;String s4 = "HelloNezuko";System.out.print(s3 == s4);  // false

🍑 s3 指向堆区的对象， 由堆区的对象中的 value 指向常量池中的 “HelloNezuko”，而 s4 直接指向常量池中的 “HelloNezuko”， 故两对象不同，所以为 false。

1.3 String类常见方法

🐻 String常见方法一览表(一)：

🐜 代码示例：（注释为答案）

String s1 = "NEZUKO";String s2 = "nezuko";System.out.println(s1.equals(s2));  // falseSystem.out.println(s1.equalsIgnoreCase(s2));  // trueSystem.out.println(s1.length());  // 6System.out.println(s1.indexOf('U'));  // 3System.out.println(s1.lastIndexOf('n'));  // -1// 从索引1截取，截取完毕System.out.println(s1.substring(1));  // EZUKO// 从索引1开始，截取到索引3之前，即[1, 3) 左闭右开System.out.println(s1.substring(1, 3));  // EZU

🐻 String常见方法一览表(二)：

🐜 代码示例：（注释为答案）

String s = "Nezuko";System.out.println(s.toUpperCase());  // NEZUKOSystem.out.println(s.toLowerCase());  // nezukos = s.concat("62").concat("7");System.out.println(s);  // Nezuko627// 将字符串的627 替换成 Nezukos = s.replace("627", "Nezuko");System.out.println(s);  // Nezuko// 以,分隔字符串String message = "我,是,祢豆子";String[] newMessage = message.split(",");for (int i = 0; i < newMessage.length; i++) {    System.out.print(newMessage[i]);  // 我是祢豆子}

2 StringBuffer类

🐯 StringBuffer类的基本介绍：

🐱 1. java.lang.StringBuffer 代表 可变的字符序列，可以对字符串内容进行增删；
🐱 2. 很多方法与String相同，但是 StringBuffer是可变长度的;
🐱 3. StringBuffer 是一个容器；

2.1 StringBuffer结构刨析

下图为 StringBuffer 的关系图：

📖 说明：

1️⃣ StringBuffer 的直接父类是 AbstractStringBuilder；
2️⃣ StringBuffer 实现了 Serializable 接口，即 StringBuffer 对象可串行化；
3️⃣ 在父类 AbstractStringBuilder 中，有属性 char[] value，其并没有被 final 修饰，该数组用于存储字符串的内容，且说明字符串存储在堆中；
4️⃣ StringBuffer 是 final类，不能被继承。

2.2 String与StringBuffer对比

• String 保存的是字符串常量，里面的值不能更改，每次String类的更新实际上是更改地址，效率较低；
• StringBuffer 保存的是字符串变量，里面的值可以修改，每次更新实际上可以更新内容， 不用每次更新地址(只有当容量不够时才更新地址)，效率较高。

🍎 StringBuffer 内存布局示意图：（假设 sb 指向 StringBuffer 对象）

2.3 StringBuffer的创建与转换

2.3.1 StringBuffer的创建

🐉 StringBuffer常用构造器一览表：

🐜 代码示例：

// 创建一个初始大小为16的char[] 用于存放字符内容StringBuffer sb1 = new StringBuffer();// 通过构造器指定 char[] 大小StringBuffer sb2 = new StringBuffer(100);// 通过 String 创建, char[] 大小为字符串长度+16StringBuffer sb3 = new StringBuffer("Nezuko");

2.3.2 String转换StringBuffer

🐘 主要有使用构造器与 append 两种方式，详细见代码及注释演示：

String s = "Nezuko";// 方式一 使用构造器StringBuffer sb1 = new StringBuffer(s); // 方式二 使用appendStringBuffer sb2 = new StringBuffer();sb2.append(s);

2.3.3 StringBuffer转换String

🐘 主要有两种方式，使用toString 或者使用构造器，详细见代码及注释演示：

StringBuffer sb = new StringBuffer("Nezuko627的博客"); // 方式一 使用StringBuffer提供的toStringString s1 = sb.toString(); // 方式二 使用构造器String s2 = new String(sb);

2.4 StringBuffer常用方法

1️⃣ append(): 用于拼接字符串

StringBuffer sb = new StringBuffer();sb.append("Nezuko").append(627);  // 627在append中会转化成String再拼接System.out.println(sb);  // Nezuko627

2️⃣ replace(): 用于修改字符串

StringBuffer sb = new StringBuffer("Nezuko627");// 将索引[0,6)的字符替换sb.replace(0, 6, "黄小黄");System.out.println(sb);  // 黄小黄627

3️⃣ insert(): 在指定位置前插入字符串

StringBuffer sb = new StringBuffer("Nezuko627");// 在索引6前插入sb.insert(6, "blog");System.out.println(sb);  //Nezukoblog627

🍉 相比String ，其修改字符串的方法都是在原字符串直接修改，并不需要一个字符串对象来接收，这也是其可变的一种体现形式。

2.5 StringBuffer坑点练习

🐶 坑点一： append() 参数为 null。

public class Main {    public static void main(String[] args) { String s = null; StringBuffer sb = new StringBuffer(); sb.append(s); System.out.println(sb.length());  // 4    }}

🐍 解析： 这里我们需要了解 append 的源码，通过 debug ，发现在底层实际上调用的是 AbstractStringBuilder 的 appendNull 方法，该方法将 null 转化成了字符串后赋值给了 sb，因此 sb 的长度为4。
🍎 输出结果： 4

🐶 坑点二：构造器参数为null。

public class Main {    public static void main(String[] args) { String s = null; StringBuffer sb = new StringBuffer(s); System.out.println(sb);    }}

🍎 结果： 抛出空指针异常

🐍 解析： 首先我们先找到构造器的源码，以Jdk15为例：

发现，在构造器中先计算了 str 的长度，即使用了 str.length()，但是代码中 str = null，而 null.length() 显然会报空指针异常

3 StringBuilder类

🐯 StringBuilder类的基本介绍：

🐱 可变的字符序列。此类提供一个与StringBuffer兼容的API，但不保证同步(不是线程安全的)。该类用作 StringBuffer 的一个简易替换，用在字符串缓冲区被单个线程使用的时候。 在大多数实现中，StringBuilder 比 StringBuffer 快。

3.1 StringBuilder结构刨析

下图为 StringBuilder 的关系图：

📖 说明：

1️⃣ StringBuilder 的直接父类是 AbstractStringBuilder；
2️⃣ StringBuilder 实现了 Serializable 接口，即 StringBuffer 对象可串行化；
3️⃣ 在父类 AbstractStringBuilder 中，有属性 char[] value，其并没有被 final 修饰，该数组用于存储字符串的内容，且说明字符串存储在堆中；
4️⃣ StringBuilder是 final类，不能被继承。

😄 哈哈，是不是似曾相识，其实结构与 StringBuffer 一模一样！ 在线程上有些区别，但是本节暂时不讨论。
🍑 由此，StringBuffer 有的方法，StringBuilder可以直接使用。 (StringBuilder 的方法没有做同步处理，线程不安全)

4 总结

🍑 三大字符串类比较：

🍑 String 为什么不适合用于大量修改：

String s = “a”;
s += “b”;
实际上原来的 “a” 字符串对象已经被丢弃了，现在又产生了一个字符串 “ab”。多次执行这样的操作，会 导致大量的副本字符串对象留在内存中，降低效率。

🍑 使用场景和原则：

写在最后

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共勉：“你间歇性的努力和蒙混过日子，都是对之前努力的清零。”

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