Java String對(duì)象的使用方法有哪些

這篇文章主要講解了“Java String對(duì)象的使用方法有哪些”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“Java String對(duì)象的使用方法有哪些”吧！

String 對(duì)象的實(shí)現(xiàn)

String對(duì)象是 Java 中使用最頻繁的對(duì)象之一，所以 Java 公司也在不斷的對(duì)String對(duì)象的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化，以便提升String對(duì)象的性能，看下面這張圖，一起了解一下String對(duì)象的優(yōu)化過(guò)程。

1. 在 Java6 以及之前的版本中

String對(duì)象是對(duì) char 數(shù)組進(jìn)行了封裝實(shí)現(xiàn)的對(duì)象，主要有四個(gè)成員變量：char 數(shù)組、偏移量 offset、字符數(shù)量 count、哈希值 hash。

String對(duì)象是通過(guò) offset 和 count 兩個(gè)屬性來(lái)定位 char[] 數(shù)組，獲取字符串。這么做可以高效、快速地共享數(shù)組對(duì)象，同時(shí)節(jié)省內(nèi)存空間，但這種方式很有可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

2. 從 Java7 版本開始到 Java8 版本

從 Java7 版本開始，Java 對(duì)String類做了一些改變。String類中不再有 offset 和 count 兩個(gè)變量了。這樣的好處是String對(duì)象占用的內(nèi)存稍微少了些，同時(shí) String.substring 方法也不再共享 char[]，從而解決了使用該方法可能導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏問(wèn)題。

3. 從 Java9 版本開始

將 char[] 數(shù)組改為了 byte[] 數(shù)組，為什么需要這樣做呢？我們知道 char 是兩個(gè)字節(jié)，如果用來(lái)存一個(gè)字節(jié)的字符有點(diǎn)浪費(fèi)，為了節(jié)約空間，Java 公司就改成了一個(gè)字節(jié)的byte來(lái)存儲(chǔ)字符串。這樣在存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)的字符是就避免了浪費(fèi)。

在 Java9 維護(hù)了一個(gè)新的屬性 coder，它是編碼格式的標(biāo)識(shí)，在計(jì)算字符串長(zhǎng)度或者調(diào)用 indexOf() 函數(shù)時(shí)，需要根據(jù)這個(gè)字段，判斷如何計(jì)算字符串長(zhǎng)度。coder 屬性默認(rèn)有 0 和 1 兩個(gè)值， 0 代表Latin-1（單字節(jié)編碼），1 代表 UTF-16 編碼。如果 String判斷字符串只包含了 Latin-1，則 coder 屬性值為 0 ，反之則為 1。

String 對(duì)象的創(chuàng)建方式

1、通過(guò)字符串常量的方式

String str= "pingtouge"的形式，使用這種形式創(chuàng)建字符串時(shí)， JVM 會(huì)在字符串常量池中先檢查是否存在該對(duì)象，如果存在，返回該對(duì)象的引用地址，如果不存在，則在字符串常量池中創(chuàng)建該字符串對(duì)象并且返回引用。使用這種方式創(chuàng)建的好處是：避免了相同值的字符串重復(fù)創(chuàng)建，節(jié)約了內(nèi)存。

2、String()構(gòu)造函數(shù)的方式

String str = new String("pingtouge")的形式，使用這種方式創(chuàng)建字符串對(duì)象過(guò)程就比較復(fù)雜，分成兩個(gè)階段，首先在編譯時(shí)，字符串pingtouge會(huì)被加入到常量結(jié)構(gòu)中，類加載時(shí)候就會(huì)在常量池中創(chuàng)建該字符串。然后就是在調(diào)用new()時(shí)，JVM 將會(huì)調(diào)用String的構(gòu)造函數(shù)，同時(shí)引用常量池中的pingtouge字符串，在堆內(nèi)存中創(chuàng)建一個(gè)String對(duì)象并且返回堆中的引用地址。

了解了String對(duì)象兩種創(chuàng)建方式，我們來(lái)分析一下下面這段代碼，加深我們對(duì)這兩種方式的理解，下面這段代碼片中，str是否等于str1呢？

 String str = "pingtouge";
 String str1 = new String("pingtouge");
 system.out.println(str==str1)

我們逐一來(lái)分析這幾行代碼，首先從String str = "pingtouge"開始，這里使用了字符串常量的方式創(chuàng)建字符串對(duì)象，在創(chuàng)建pingtouge字符串對(duì)象時(shí)，JVM會(huì)去常量池中查找是否存在該字符串，這里的答案肯定是沒(méi)有的，所以JVM將會(huì)在常量池中創(chuàng)建該字符串對(duì)象并且返回對(duì)象的地址引用，所以str指向的是pingtouge字符串對(duì)象在常量池中的地址引用。

然后是String str1 = new String("pingtouge")這行代碼，這里使用的是構(gòu)造函數(shù)的方式創(chuàng)建字符串對(duì)象，根據(jù)我們上面對(duì)構(gòu)造函數(shù)方式創(chuàng)建字符串對(duì)象的理解，str1得到的應(yīng)該是堆中pingtouge字符串的引用地址。由于str指向的是pingtouge字符串對(duì)象在常量池中的地址引用而str1指向的是堆中pingtouge字符串的引用地址，所以str肯定不等于str1。

String 對(duì)象的不可變性

從我們知道String對(duì)象的那一刻起，我想大家都知道了String對(duì)象是不可變的。那它不可變是怎么做到的呢？Java 這么做能帶來(lái)哪些好處？我們一起來(lái)簡(jiǎn)單的探討一下，先來(lái)看看String 對(duì)象的一段源碼：

public final class String
 implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
 /** The value is used for character storage. */
 private final char value[];
 /** Cache the hash code for the string */
 private int hash; // Default to 0
 /** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
 private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;
 }

從這段源碼中可以看出，String類用了 final 修飾符，我們知道當(dāng)一個(gè)類被 final 修飾時(shí)，表明這個(gè)類不能被繼承，所以String類不能被繼承。這是String不可變的第一點(diǎn)

再往下看，用來(lái)存儲(chǔ)字符串的char value[]數(shù)組被private 和final修飾，我們知道對(duì)于一個(gè)被final的基本數(shù)據(jù)類型的變量，則其數(shù)值一旦在初始化之后便不能更改。這是String不可變的第二點(diǎn)。

Java 公司為什么要將String設(shè)置成不可變的，主要從以下三方面考慮：

1、保證 String 對(duì)象的安全性。假設(shè) String 對(duì)象是可變的，那么 String 對(duì)象將可能被惡意修改。

2、保證 hash 屬性值不會(huì)頻繁變更，確保了唯一性，使得類似 HashMap 容器才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的 key-value 緩存功能。

3、可以實(shí)現(xiàn)字符串常量池

String 對(duì)象的優(yōu)化

字符串是我們常用的Java類型之一，所以對(duì)字符串的操作也是避免不了的，在對(duì)字符串的操作過(guò)程中，如果使用不當(dāng)，性能會(huì)天差地別。那么在字符串的操作過(guò)程中，有哪些地方需要我們注意呢？

優(yōu)雅的拼接字符串

字符串的拼接是對(duì)字符串操作使用最頻繁的操作之一，由于我們知道String對(duì)象的不可變性，所以我們?cè)谧銎唇訒r(shí)盡可能少的使用+進(jìn)行字符串拼接或者說(shuō)潛意識(shí)里認(rèn)為不能使用+進(jìn)行字符串拼接，認(rèn)為使用+進(jìn)行字符串拼接會(huì)產(chǎn)生許多無(wú)用的對(duì)象。事實(shí)真的是這樣嗎？我們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。我們使用+來(lái)拼接下面這段字符串。

String str8 = "ping" +"tou"+"ge";

一起來(lái)分析一下這段代碼會(huì)產(chǎn)生多少個(gè)對(duì)象？如果按照我們理解的意思來(lái)分析的話，首先會(huì)創(chuàng)建ping對(duì)象，然后創(chuàng)建pingtou對(duì)象，最后才會(huì)創(chuàng)建pingtouge對(duì)象，一共創(chuàng)建了三個(gè)對(duì)象。真的是這樣嗎？其實(shí)不是這樣的，Java 公司怕我們程序員手誤，所以對(duì)編譯器進(jìn)行了優(yōu)化，上面的這段字符串拼接會(huì)被我們的編譯器優(yōu)化，優(yōu)化成一個(gè)String str8 = "pingtouge";對(duì)象。除了對(duì)常量字符串拼接做了優(yōu)化以外，對(duì)于使用+號(hào)動(dòng)態(tài)拼接字符串，編譯器也做了相應(yīng)的優(yōu)化，以便提升String的性能，例如下面這段代碼：

String str = "pingtouge";
for(int i=0; i<1000; i++) {
 str = str + i;
}

編譯器會(huì)幫我們優(yōu)化成這樣：

String str = "pingtouge";
for(int i=0; i<1000; i++) {
 str = (new StringBuilder(String.valueOf(str))).append(i).toString();
}

可以看出 Java 公司對(duì)這一塊進(jìn)行了不少的優(yōu)化，防止由于程序員不小心導(dǎo)致String性能急速下降，盡管 Java 公司在編譯器這一塊做了相應(yīng)的優(yōu)化，但是我們還是能看出 Java 公司優(yōu)化的不足之處，在動(dòng)態(tài)拼接字符串時(shí)，雖然使用了 StringBuilder 進(jìn)行字符串拼接，但是每次循環(huán)都會(huì)生成一個(gè)新的 StringBuilder 實(shí)例，同樣也會(huì)降低系統(tǒng)的性能。

所以我們?cè)谧鲎址唇訒r(shí)，我們需要從代碼的層面進(jìn)行優(yōu)化，在動(dòng)態(tài)的拼接字符串時(shí)，如果不涉及到線程安全的情況下，我們顯示的使用 StringBuilder 進(jìn)行拼接，提升系統(tǒng)性能，如果涉及到線程安全的話，我們使用 StringBuffer 來(lái)進(jìn)行字符串拼接

巧妙的使用 intern() 方法

 * <p>
 * When the intern method is invoked, if the pool already contains a
 * string equal to this {@code String} object as determined by
 * the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is
 * returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the
 * pool and a reference to this {@code String} object is returned.
 * <p>
 public native String intern();

這是 intern() 函數(shù)的官方注釋說(shuō)明，大概意思就是 intern 函數(shù)用來(lái)返回常量池中的某字符串，如果常量池中已經(jīng)存在該字符串，則直接返回常量池中該對(duì)象的引用。否則，在常量池中加入該對(duì)象，然后 返回引用。

有一位Twitter工程師在QCon全球軟件開發(fā)大會(huì)上分享了一個(gè)他們對(duì) String對(duì)象優(yōu)化的案例，他們利用String.intern()方法將以前需要20G內(nèi)存存儲(chǔ)優(yōu)化到只需要幾百兆內(nèi)存。這足以體現(xiàn)String.intern()的威力，我們一起來(lái)看一個(gè)例子，簡(jiǎn)單的了解一下String.intern()的用法。

 public static void main(String[] args) {
 String str = new String("pingtouge");
 String str1 = new String("pingtouge");
 System.out.println("未使用intern()方法："+(str==str1));
 System.out.println("未使用intern()方法,str："+str);
 System.out.println("未使用intern()方法,str1："+str1);
 String str2= new String("pingtouge").intern();
 String str3 = new String("pingtouge").intern();
 System.out.println("使用intern()方法："+(str2==str3));
 System.out.println("使用intern()方法,str2："+str2);
 System.out.println("使用intern()方法,str3："+str3);
 }

從結(jié)果中可以看出，未使用String.intern()方法時(shí)，構(gòu)造相同值的字符串對(duì)象返回不同的對(duì)象引用地址，使用String.intern()方法后，構(gòu)造相同值的字符串對(duì)象時(shí)，返回相同的對(duì)象引用地址。這能幫我們節(jié)約不少空間。

String.intern()方法雖然好，但是我們要結(jié)合場(chǎng)景使用，不能亂用，因?yàn)槌Ａ砍氐膶?shí)現(xiàn)是類似于一個(gè)HashTable的實(shí)現(xiàn)方式，HashTable 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)越大，遍歷的時(shí)間復(fù)雜度就會(huì)增加。如果數(shù)據(jù)過(guò)大，會(huì)增加整個(gè)字符串常量池的負(fù)擔(dān)。

靈活的字符串的分割

字符串的分割是字符串操作的常用操作之一，對(duì)于字符串的分割，大部分人使用的都是 Split() 方法，Split() 方法大多數(shù)情況下使用的是正則表達(dá)式，這種分割方式本身沒(méi)有什么問(wèn)題，但是由于正則表達(dá)式的性能是非常不穩(wěn)定的，使用不恰當(dāng)會(huì)引起回溯問(wèn)題，很可能導(dǎo)致 CPU 居高不下。在以下兩種情況下 Split() 方法不會(huì)使用正則表達(dá)式：

• 傳入的參數(shù)長(zhǎng)度為1，且不包含“.$|()[{^?*+\”regex元字符的情況下，不會(huì)使用正則表達(dá)式

• 傳入的參數(shù)長(zhǎng)度為2，第一個(gè)字符是反斜杠，并且第二個(gè)字符不是ASCII數(shù)字或ASCII字母的情況下，不會(huì)使用正則表達(dá)式

所以我們?cè)谧址指顣r(shí)，應(yīng)該慎重使用 Split() 方法，首先考慮使用 String.indexOf() 方法進(jìn)行字符串分割，如果 String.indexOf() 無(wú)法滿足分割要求，再使用 Split() 方法，使用 Split() 方法分割字符串時(shí)，需要注意回溯問(wèn)題。

感謝各位的閱讀，以上就是“Java String對(duì)象的使用方法有哪些”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)Java String對(duì)象的使用方法有哪些這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！