Java--String源码解析（JDK1.7）

根据JDK1.7中String的源码，对String类进行了比较深入的学习，整理了一份笔记。

一、定义和构造函数

先看源码：

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
private final char value[];
private int hash; // Default to 0

// 构造空的字符串
public String() {
this.value = new char[0];
}

// 通过字符串构造字符串
public String(String original) {
this.value = original.value;
this.hash = original.hash;
}

// 通过char数组构造字符串
public String(char value[]) {
this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}

通过源码可以理解到：

1.String类是final类，不可以被继承

2.String通过char[ ]存储，String类和字符串是两个概念

我们平时一般不会区分String和字符串 两个概念，其实String指的是一个实例类，而字符串其实就是源码里的那个 char[ ] value 字符数组

3.String类初始化后是不可变得

我们创建的String对象中的字符串是通过private final char value[] 存储的，也就是说String对象创建后就不能进行修改对象中存储的内容，所以说String类是不可变的。

即使对Stri
4000
ng进行substring，concat或者replace操作，原来的字符串都没有受到任何改变，调用方法后其实返回了一个新的字符串，也就是char[ ] value指向了一个新的字符串。这个在下面的字符串常量池中详细讲。

二、String类在内存中的实现

（1）字符串常量池

字符串是我们平时经常使用的，频繁的读写操作消耗了大量的时间和内存空间。所以JVM为了提高性能和减少时间空间开销，在内存中开辟了一段空间作为字符串常量池。

每当我们创建一个字符串常量时，JVM会先去字符串常量池检查是否已经存在，如果这个字符串已经存在，就直接返回这个已存在字符串的地址；如果不存在，就在字符串常量池中创建这个字符串并返回其地址。所以在字符串常量池中不会存在两个相同的字符串。

（2）字符串常量和String实例

字符串常量是存储在字符串常量池中的，而String实例是存储在内存堆上的。通过下面的例子可以知道两个区别和关系。

String a = "test";
String b = "test";
String c = new String("test");

这三条语句的具体执行情况如下：

① 在栈区创建变量a，然后在字符串常量池创建“test”，地址返回给a

② 在栈区创建变量b，发现字符串常量池已存在“test”，直接把地址返回给b

③ 在栈区创建变量c，在堆区创建String类的实例，实例中创建char[ ] 变量value，发现字符串常量池已存在“test”，直接把地址返回给value

通过下面的图可以清楚理解String类型数据之间的关系

（3）编译时确定字符串常量

有一些字符串常量在程序编译时就确定了，有一些要等运行时才能确定，通过以下代码，我们来看看他们的区别：

public void test() {
String s1 = "Hello";
String s2 = "World";
String s3 = "HelloWorld"
String s4 = "Hello" + "World";
String s5 = s1 + s2;
String s6 = "Hello" + s2;
String s7 = "Hello" + new String("World");
System.out.println(s3 == s4);  // true
System.out.println(s3 == s5);  // false
System.out.println(s3 == s6);  // false
System.out.println(s3 == s7);  // false
}

s1 , s2 , s3 , s4 在编译时字符串就已经确定了，s5 , s6 , s7 要等运行时字符串才能确定。

s3 == s4 为true，就不用解释了

后面s5, s6, s7结果为false，原因在于str1 + str2 运算这个运算：

① str1 + str2 运算中，如果str1和str2都是字符串常量，在编译时直接就进行了运算。所以s1、s2、s3、s4 在编译时字符串就已经确定了，s5、s6、s7 要等运行时字符串才能确定。

② str1或str2中有一个不是字符串常量时，str1 + str2 通过StringBuilder的toString( )方法返回了一个新的String对象，s5、s6、s7指向堆区中对应的对象。

String s6 = “Hello” + s2; 真正的运行情况如下：

StringBuilder tmp = new StringBuilder(“Hello”);

String s6 = tmp.append(s2).toString( );

三、主要方法及实现

整理了String类的常用方法，及其源码在方法的实现过程中的一些细节，由于源码比较简单就不单独贴出来了

public int length()

public boolean isEmpty()

public char charAt(int index)

如果索引越界，抛异常

public int compareTo(String anotherString)

从左至右逐个比较每个字符，如不相等返回 char1 - char2

大于anotherString时返回正数，相等返回0，小于返回负数

长度不同时，先比较长度相同的位置，若相同时再返回len1 - len2

public int compareToIgnoreCase(String anotherString)

忽略大小写进行比较

通过内部类CaseInsensitiveComparator的compare方法实现

public String substring(int beginIndex)

从索引位置开始到字符串结尾，例如”Hello”.substring(2) 得到”llo”

public String substring(int beginIndex, int endIndex)

返回子字符串中不包括索引位置endIndex的字符

public String replace(char oldChar, char newChar)

public String[] split(String regex)

返回上个该字符出现位置到现在出现位置之间的字符串

“abcaac”.split(‘a’) 得到 {“”，“bc”，“”，“c”}

public String trim()

去除头尾小于等于”空格”的字符

public char[] toCharArray()

public String toLowerCase()

public String toUpperCase()

public int indexOf(int ch)

此处虽然是个INT型变量，当时使用时直接可以写CHAR型变量，如 “HELLO”.indexOf(‘L’);

存在时返回从左至右最早出现的字符索引位置

public int indexOf(int ch, int fromIndex)

存在时返回从左至右最早出现的字符索引位置

public static String valueOf(Object obj)

类方法

obj可以是所有基本数据类型及其数组

public boolean equals(Object anObject)

比较两个字符串的值是否相等

四、常见问题

1.关于String str = new String(“abc”)创建了多少个对象？

这个问题在网上找答案都说是2个对象，那如何理解这2个对象呢？

首先必须弄清楚创建对象的含义，创建是什么时候创建的？然后还要区分开该段代码执行过程和类的加载过程是有区别的。在类加载的过程中，在常量池中创建了一个”abc”对象，而在代码执行过程中确实只创建了一个String对象。

2.关于equals和==

（1）对于==，如果作用于基本数据类型的变量（byte,short,char,int,long,float,double,boolean ），则直接比较其存储的”值”是否相等；如果作用于引用类型的变量（String），则比较的是所指向的对象的地址（即是否指向同一个对象）。

（2）equals方法是基类Object中的方法，因此对于所有的继承于Object的类都会有该方法。在Object类中，equals方法是用来比较两个对象的引用是否相等，即是否指向同一个对象。

（3）对于equals方法，注意：equals方法不能作用于基本数据类型的变量。如果没有对equals方法进行重写，则比较的是引用类型的变量所指向的对象的地址；而String类对equals方法进行了重写，用来比较指向的字符串对象所存储的字符串是否相等。其他的一些类诸如Double，Date，Integer等，都对equals方法进行了重写用来比较指向的对象所存储的内容是否相等。