Java substring 方法詳解

一、基本介紹

Java中的字元串是不可變對象，不能像數組一樣通過下標來修改指定位置的字元。substring方法可以從一個字元串中截取一部分子串，返回一個新的字元串對象，可以基於原始字元串對象創建一個新的不可變字元串。

Java substring方法的語法如下：

public String substring(int beginIndex)
public String substring(int beginIndex, int endIndex)

字元串中字元的下標從0開始，beginIndex參數指定要截取的子串的起始字元的下標，endIndex參數指定要截取的子串的最後一個字元的下標加1，即`[beginIndex, endIndex)`表示一個左閉右開區間。如果省略第二個參數，則表示截取從beginIndex到字元串的最後一個字元的子串。

二、截取子串

截取原始字元串中的一部分作為新字元串，是substring方法最基本的功能，常用於在處理字元串時獲取字元串中某個區間的子串。以下是一個簡單的示例：

    String str = "hello, world";
    String substr1 = str.substring(0, 5);
    System.out.println(substr1); // 輸出hello
    String substr2 = str.substring(7);
    System.out.println(substr2); // 輸出world

在以上代碼中，將原始字元串str中從0到5的字元截取下來作為子串，得到新的字元串substr1，輸出hello；將原始字元串str中從7到最後一個字元的字元截取下來作為子串，得到新的字元串substr2，輸出world。

三、字元串共享

Java中的字元串為了避免重複創建對象，採用了共享字元串對象的方式來節省內存。在實際編程中需要注意這個特點，特別是對於截取子串這個操作，需要理解共享的本質。以下是一個示例：

    String str = "hello, world";
    String substr = str.substring(0, 5);
    System.out.println(str == substr); // 輸出false

在以上代碼中，原始字元串str和截取後得到的子串substr不是同一個對象，輸出了false。這是因為子串是通過創建新的字元串對象來實現的，與原始字元串分別佔用內存空間。但是，如果我們截取的子串與原始字元串完全重合，Java中採用的是共享對象的方式，共享的本質是子串對象與原始字元串對象指向的是同一個char數組，不同的是子串對象引用了數組的一部分，原始字元串對象引用了整個數組。如果要比較兩個字元串對象是否相等，需要使用equals方法，不能直接使用==運算符。

    String str = "hello, world";
    String substr = str.substring(0, 5);
    String substr2 = str.substring(0, 5);
    System.out.println(substr == substr2); // 輸出true

在以上代碼中，將原始字元串str中從0到5的字元截取下來作為子串substr和substr2，由於兩個子串的字元完全相同，Java採用了共享的方式，substr和substr2指向同一個對象，輸出了true。

四、異常處理

使用substring方法時需要注意邊界問題，如果beginIndex或endIndex的取值超出了字元串的實際範圍，則會報字元串索引越界異常（StringIndexOutOfBoundsException），需要使用try-catch語句來處理異常。以下是一個示例：

    String str = "hello, world";
    try {
        String substr = str.substring(0, 100); // 報異常：StringIndexOutOfBoundsException
    } catch (StringIndexOutOfBoundsException e) {
        e.printStackTrace();
    }

在以上代碼中，我們嘗試從原始字元串中截取從0到100的字元，由於超出了實際字元範圍，導致字元串索引越界異常，可以在try-catch語句塊中處理異常，避免程序崩潰。

五、不可變字元串

Java中的字元串是不可變的對象，無法修改原始字元串中的字元，使用substring方法獲得的子串也同樣是不可變的，不能通過下標修改其中的字元，要在處理字元串時需要反覆截取子串，每次都需要創建新的字元串對象，會產生大量的內存垃圾。以下是一個具體的示例：

    String str = "hello, world";
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        String substr = str.substring(0, i + 1);
        System.out.println(substr);
    }

在以上代碼中，我們從開頭逐漸截取字元串中的字元，輸出所有可能的子串。由於Java中字元串是不可變的對象，每次截取都會創建新的字元串對象，需要消耗大量的內存，併產生大量的內存垃圾。如果處理的字元串較長，需要減少內存消耗和垃圾產生，可以考慮使用可變字元串（StringBuilder或StringBuffer）。

六、可變字元串

可變字元串是Java中的一種特殊字元串類型，可以隨時修改其中的字元，而不會像不可變字元串那樣每次修改都需要創建新的字元串對象。Java提供了兩種可變字元串類型，分別是StringBuilder和StringBuffer，二者差異較小，都可以用於修改字元串。以下是一個示例：

    StringBuilder builder = new StringBuilder("hello, world");
    builder.setCharAt(0, 'H');
    builder.append(", Java");
    String str = builder.toString();
    System.out.println(str);

在以上代碼中，我們創建了一個StringBuilder對象，將其初始化為”hello, world”，然後使用setCharAt方法將第一個字元修改為大寫的H，再使用append方法追加了一個字元串”, Java”，最後使用toString方法將StringBuilder對象轉化為字元串對象。與不可變的字元串不同，使用可變字元串可以直接修改字元，避免了創建新對象的開銷。

七、小結

Java substring方法是字元串處理中常用的方法之一，可以從一個字元串中截取一部分作為新字元串使用。使用時需要注意邊界問題，避免字元串索引越界異常的發生。Java中的字元串是不可變對象，無法直接修改其中的字元，經常反覆截取字元串會產生大量的內存垃圾，可以考慮使用可變字元串來代替不可變字元串。