一、String基礎

1、創建字元串方式

1. String test = “abc”；
2. String test = new String(“abc”);

2、String類是不可變的

• String類被final關鍵字修飾，意味著String類不能被繼承，並且它的成員方法都默認為final方法；字元串一旦創建就不能再修改。
• String實例的值是通過字元數組實現字元串存儲的。

String類不可變的好處？

• 作為HashMap的鍵：因為String是不可變的，當創建String的時候哈希嗎已經計算好了，所以每次在使用字元串的哈希碼的時候就不用再計算一次，更高效。
• 線程安全：因為字元串是不可變的，所以一定是線程安全的，不用考慮多線程訪問加鎖的情況。
• 字元串常量池的需要。

3、String類常用方法

• int length()：返回字元串的長度。

• int indexOf(int ch, int fromIndex) / int indexOf(String str, int fromIndex)：該字元串中查找從fromIndex開始第一次出現ch字元/str字元串的位置。

• int lastIndexOf(int ch, int fromIndex) / int lastIndexOf(String str, int fromIndex)：查找ch字元/str字元串在該字元串最後一次出現的位置。

• String substring(int beginIndex, int endIndex)：截取從beginIndex(包含)到endIndex（不包含）的字元串。

• String trim()：去除字元串中的前後空格

• boolean equals(Object anObject)：重寫Object中的equals方法，字元串相同則返回true。

• String toLowerCase()：將字元串轉換為小寫。

• String toUpperCase()：將字元串轉換為大寫。

• char charAt(int index)：獲取字元串中指定位置的字元。

• String[] split(String regex, int limit)：將字元串分割為子字元串，返回字元串數組。

• String replace(char oldChar, char newChar)：把字元串序列中的oldChar替換為newChar。

• byte[] getBytes()：將該字元串轉為byte數組。

二、String高級

1、字元串常量池

字元串的分配和其他對象分配一樣，是需要消耗高昂的時間和空間的，而且字元串使用的非常多。JVM為了提高性能和減少內存的開銷，在實例化字元串的時候進行了一些優化：使用字元串常量池。每當創建字元串常量時，JVM會首先檢查字元串常量池，如果該字元串已經存在常量池中，那麼就直接返回常量池中的實例引用。如果字元串不存在常量池中，就會實例化該字元串並且將其放到常量池中。由於String字元串的不可變性，常量池中一定不存在兩個相同的字元串。

字元串常量池在jdk1.7之前是存在方法去的，從1.7之後放到堆裡面了。

2、String test = “abc”和new String(“abc”)區別

String test = “abc”：首先檢查字元串常量池中是否存在此字元串，如果存在則直接返回字元串常量池中字元串的引用，如果不存在則添加此字元串進常量池然後返回此引用。

new String(“abc”)：直接在堆中創建字元串返回新創建字元串的引用，每次創建都是一個新的對象。

如下例子：

3、intern()方法

直接使用雙引號創建出來的String對象會直接存儲在字元串常量池中，new創建的的String對象，可以使用String提供的intern方法。intern 方法是一個native方法，intern方法會從字元串常量池中查詢當前字元串是否存在，如果存在，就直接返回當前字元串；如果不存在就會將當前字元串放入常量池中，之後再返回。

如下例子：

4、+字元串拼接

使用「+」拼接字元串時，JVM會隱式創建StringBuilder對象，每一個拼接就會隱式創建一個StringBuilder對象，當大量字元串拼接時，就會有大量StringBuilder在堆內存中創建，肯定會造成效率的損失，所以一般大量字元串拼接建議用StringBuilder(線程不安全)或StringBuffer(線程安全)。

如下例子看一下兩者效率：

運行輸出：

從結果我們可以看到，10萬次字元串的拼接用「+」的方式耗時13684毫秒，而StringBuilder拼接的話耗時1毫秒，效率是顯而易見的。

當”+”兩端均為編譯期確定的字元串常量時，編譯器會進行相應的優化，直接將兩個字元串常量拼接好

看如下例子：

編譯後class文件如下：

可見拼接的兩個字元串如果是常亮則直接在編譯器合併優化。

5、StringBuilder和StringBuffer拼接字元串

StringBuilder為了解決使用」+「大量拼接字元串時產生很多中間對象問題而提供的一個類，提供append和add方法，可以將字元串添加到已有序列的末尾或指定位置，實際上底層都是利用可修改的char數組(JDK 9 以後是 byte數組)來存儲的，當前容量不足時觸發擴容機制。

StringBuffer和StringBuilder的機制一樣，唯一不同點是StringBuffer內部使用synchronized關鍵字來保證線程安全，保證線程安全不可避免的產生了一些額外的開銷，如果不要求線程安全的情況下還是建議優先使用StringBuilder。

StringBuilder和StringBuffer都是繼承AbstractStringBuilder抽象類，裡面實現了字元串拼接的具體邏輯，我們來看一下：

數據都是保存在char[]裡面，當容量不足時進行數組的擴容：

從源碼可以看到，當需要容量不足時觸發擴容機制，擴容為原來的2倍+2的容量，最大數組擴容容量為：MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE – 8，Integer.MAX_VALUE為2的31次方-1。擴容完後把老的數組裡面的數據拷貝到新的數組裡面。

6、String字元串長度限制

要回答這個問題要分兩個階段看，分別是編譯期和運行期。不同的時期限制不一樣。

編譯期

我們所能想到的是String源碼中定義，存儲String字元的char數組最大是Integer.MAX_VALUE為2的31次方-1，那麼也就是說可以存儲2147483647個字元，分析到這時是不是以為大功告成了，其實不然，我們忽略了一點。

我們編譯java文件為class文件的時候是把字元串放在class的常量池中的，JVM對常量池的容量有嚴格的限制，JVN規定，字元串是由CONSTANTUtf8info類型的結構，CONSTANTUtf8_info的定義如下：

其中u1、u2是無符號的分別代表1個位元組和2個位元組，那麼我們只需要看length最多允許兩個位元組的長度，因此理論上允許的的最大長度是2^16=65536。而 java class 文件是使用一種變體UTF-8格式來存放字元的，null 值使用兩個 位元組來表示，因此只剩下 65536－ 2 ＝ 65534個位元組。

所以，在Java中，所有需要保存在常量池中的數據，長度最大不能超過65535，這當然也包括字元串的定義。

運行期

上面提到的這種String長度的限制是編譯期的限制，也就是使用String str= “”;這種字面值方式定義的時候才會有的限制。

String在運行期的限制，其實就是我們前文提到的那個Integer.MAX_VALUE ，這個值約等於4G，在運行期，如果String的長度超過這個範圍，就會拋出異常。