怎么理解Java的String及包裝類

本篇內容主要講解“怎么理解Java的String及包裝類”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“怎么理解Java的String及包裝類”吧!

String的連接

@Test
public void contact () {
    //1連接方式
    String s1 = "a";
    String s2 = "a";
    String s3 = "a" + s2;
    String s4 = "a" + "a";
    String s5 = s1 + s2;
    //表達式只有常量時，編譯期完成計算
    //表達式有變量時，運行期才計算，所以地址不一樣
    System.out.println(s3 == s4); //f
    System.out.println(s3 == s5); //f
    System.out.println(s4 == "aa"); //t
}

String類型的intern

public void intern () {
    //2：string的intern使用
    //s1是基本類型，比較值。s2是string實例，比較實例地址
    //字符串類型用equals方法比較時只會比較值
    String s1 = "a";
    String s2 = new String("a");
    //調用intern時,如果s2中的字符不在常量池，則加入常量池并返回常量的引用
    String s3 = s2.intern();
    System.out.println(s1 == s2);
    System.out.println(s1 == s3);
}

String類型的equals

//字符串的equals方法
//    public boolean equals(Object anObject) {
//            if (this == anObject) {
//                return true;
//            }
//            if (anObject instanceof String) {
//                String anotherString = (String)anObject;
//                int n = value.length;
//                if (n == anotherString.value.length) {
//                    char v1[] = value;
//                    char v2[] = anotherString.value;
//                    int i = 0;
//                    while (n-- != 0) {
//                        if (v1[i] != v2[i])
//                            return false;
//                        i++;
//                    }
//                    return true;
//                }
//            }
//            return false;
//        }

StringBuffer和Stringbuilder

底層是繼承父類的可變字符數組value

/**
 * The value is used for character storage.
 */
char[] value;
初始化容量為16
/**
 * Constructs a string builder with no characters in it and an
 * initial capacity of 16 characters.
 */
public StringBuilder() {
    super(16);
}
這兩個類的append方法都是來自父類AbstractStringBuilder的方法
public AbstractStringBuilder append(String str) {
    if (str == null)
        return appendNull();
    int len = str.length();
    ensureCapacityInternal(count + len);
    str.getChars(0, len, value, count);
    count += len;
    return this;
}
@Override
public StringBuilder append(String str) {
    super.append(str);
    return this;
}
@Override
public synchronized StringBuffer append(String str) {
    toStringCache = null;
    super.append(str);
    return this;
}

append

Stringbuffer在大部分涉及字符串修改的操作上加了synchronized關鍵字來保證線程安全，效率較低。
String類型在使用 + 運算符例如
String a = "a"
a = a + a;時，實際上先把a封裝成stringbuilder，調用append方法后再用tostring返回，所以當大量使用字符串加法時，會大量地生成stringbuilder實例，這是十分浪費的，這種時候應該用stringbuilder來代替string。

擴容

#注意在append方法中調用到了一個函數
ensureCapacityInternal(count + len);
該方法是計算append之后的空間是否足夠，不足的話需要進行擴容
public void ensureCapacity(int minimumCapacity) {
    if (minimumCapacity > 0)
        ensureCapacityInternal(minimumCapacity);
}
private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {
    // overflow-conscious code
    if (minimumCapacity - value.length > 0) {
        value = Arrays.copyOf(value,
                newCapacity(minimumCapacity));
    }
}
如果新字符串長度大于value數組長度則進行擴容
擴容后的長度一般為原來的兩倍 + 2；
假如擴容后的長度超過了jvm支持的最大數組長度MAX_ARRAY_SIZE。
考慮兩種情況
如果新的字符串長度超過int最大值，則拋出異常，否則直接使用數組最大長度作為新數組的長度。
private int hugeCapacity(int minCapacity) {
    if (Integer.MAX_VALUE - minCapacity < 0) { // overflow
        throw new OutOfMemoryError();
    }
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE)
        ? minCapacity : MAX_ARRAY_SIZE;
}

刪除

這兩個類型的刪除操作：
都是調用父類的delete方法進行刪除
public AbstractStringBuilder delete(int start, int end) {
    if (start < 0)
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(start);
    if (end > count)
        end = count;
    if (start > end)
        throw new StringIndexOutOfBoundsException();
    int len = end - start;
    if (len > 0) {
        System.arraycopy(value, start+len, value, start, count-end);
        count -= len;
    }
    return this;
}
事實上是將剩余的字符重新拷貝到字符數組value。

這里用到了system.arraycopy來拷貝數組，速度是比較快的

system.arraycopy方法

轉自知乎：
在主流高性能的JVM上（HotSpot VM系、IBM J9 VM系、JRockit系等等），可以認為System.arraycopy()在拷貝數組時是可靠高效的——如果發現不夠高效的情況，請報告performance bug，肯定很快就會得到改進。
java.lang.System.arraycopy()方法在Java代碼里聲明為一個native方法。所以最na?ve的實現方式就是通過JNI調用JVM里的native代碼來實現。

String的不可變性

關于String的不可變性，這里轉一個不錯的回答

什么是不可變？

String不可變很簡單，如下圖，給一個已有字符串"abcd"第二次賦值成"abcedl"，不是在原內存地址上修改數據，而是重新指向一個新對象，新地址。

cdn.xitu.io/2019/4/6/169f1fe50dacd299?w=720&h=233&f=jpeg&s=13305">

String為什么不可變？

翻開JDK源碼，java.lang.String類起手前三行，是這樣寫的：

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {   
  /** String本質是個char數組. 而且用final關鍵字修飾.*/     
private final char value[];  ...  ...
 }

首先String類是用final關鍵字修飾，這說明String不可繼承。再看下面，String類的主力成員字段value是個char[]數組，而且是用final修飾的。

final修飾的字段創建以后就不可改變。 有的人以為故事就這樣完了，其實沒有。因為雖然value是不可變，也只是value這個引用地址不可變。擋不住Array數組是可變的事實。

Array的數據結構看下圖。

也就是說Array變量只是stack上的一個引用，數組的本體結構在heap堆。

String類里的value用final修飾，只是說stack里的這個叫value的引用地址不可變。沒有說堆里array本身數據不可變。看下面這個例子，

final int[] value={1,2,3} ；
int[] another={4,5,6};
 value=another;    //編譯器報錯，final不可變 value用final修飾，編譯器不允許我把value指向堆區另一個地址。
但如果我直接對數組元素動手，分分鐘搞定。
 final int[] value={1,2,3};
 value[2]=100;  //這時候數組里已經是{1,2,100}   所以String是不可變，關鍵是因為SUN公司的工程師。
 在后面所有String的方法里很小心的沒有去動Array里的元素，沒有暴露內部成員字段。
private final char value[]這一句里，private的私有訪問權限的作用都比final大。而且設計師還很小心地把整個String設成final禁止繼承，避免被其他人繼承后破壞。所以String是不可變的關鍵都在底層的實現，而不是一個final。考驗的是工程師構造數據類型，封裝數據的功力。

不可變有什么好處？

這個最簡單地原因，就是為了安全。看下面這個場景（有評論反應例子不夠清楚，現在完整地寫出來），一個函數appendStr( )在不可變的String參數后面加上一段“bbb”后返回。appendSb( )負責在可變的StringBuilder后面加“bbb”。

總結以下String的不可變性。

1 首先final修飾的類只保證不能被繼承，并且該類的對象在堆內存中的地址不會被改變。

2 但是持有String對象的引用本身是可以改變的，比如他可以指向其他的對象。

3 final修飾的char數組保證了char數組的引用不可變。但是可以通過char[0] = 'a'來修改值。不過String內部并不提供方法來完成這一操作，所以String的不可變也是基于代碼封裝和訪問控制的。

舉個例子

final class Fi {
    int a;
    final int b = 0;
    Integer s;
}
final char[]a = {'a'};
final int[]b = {1};
@Test
public void final修飾類() {
    //引用沒有被final修飾，所以是可變的。
    //final只修飾了Fi類型，即Fi實例化的對象在堆中內存地址是不可變的。
    //雖然內存地址不可變，但是可以對內部的數據做改變。
    Fi f = new Fi();
    f.a = 1;
    System.out.println(f);
    f.a = 2;
    System.out.println(f);
    //改變實例中的值并不改變內存地址。
    Fi ff = f;
    //讓引用指向新的Fi對象，原來的f對象由新的引用ff持有。
    //引用的指向改變也不會改變原來對象的地址
    f = new Fi();
    System.out.println(f);
    System.out.println(ff);
}
這里的對f.a的修改可以理解為char[0] = 'a'這樣的操作。只改變數據值，不改變內存值。

到此，相信大家對“怎么理解Java的String及包裝類”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！