深入理解java String

Java中String是一個特殊的包裝類數據有兩種創建形式:

1. String s = "abc";

2. String s = new String("abc");    

    第一種先在棧中創建一個對String類的對象引用變量s,然後去查找"abc"是否被保存在字符串常量池中,如果沒有則在棧中創建三個char型的值'a'、'b'、'c',然後在堆中創建一個String對象object,它的值是剛纔在棧中創建的三個char型值組成的數組{'a'、'b'、'c'},接着這個String對象object被存放進字符串常量池,最後將s指向這個對象的地址,如果"abc"已經被保存在字符串常量池中,則在字符串常量池中找到值爲"abc"的對象object,然後將s指向這個對象的地址。

    第一種特點:JVM會自動根據棧中數據的實際情況來決定是否有必要創建新對象。

    第二種可以分解成兩步1、String object = "abc"; 2、String s = new String(object); 第一步參考第一種創建方式,而第二步由於"abc"已經被創建並保存到字符串常量池中,因此jvm只會在堆中新創建一個String對象,它的值共享棧中已有的三個char型值。

    第二種特點:一概在堆中創建新對象,而不管其字符串值是否相等,是否有必要創建新對象。

    在講字符串比較前,必須要了解==和equals的區別:

因爲java所有類都繼承於Object基類,而Object中equals用==來實現,所以equals和==是一樣的,都是比較對象地址,java api裏的類大部分都重寫了equals方法,包括基本數據類型的封裝類、String類等。對於String類==用於比較兩個String對象的地址,equals則用於比較兩個String對象的內容(值)。

    例1:字符串常量池的使用

String s0 = "abc";

String s1 = "abc";

System.out.println(s0==s1); //true  可以看出s0和s1是指向同一個對象的。

  例2:String中==與equals的區別 

String s0 =new String ("abc");

String s1 =new String ("abc");

System.out.println(s0==s1); //false 可以看出用new的方式是生成不同的對象

System.out.println(s0.equals(s1)); //true 可以看出equals比較的是兩個String對象的內容(值)

    例3:編譯期確定  

String s0="helloworld";

String s1="helloworld";

String s2="hello" + "word";

System.out.println( s0==s1 ); //true 可以看出s0跟s1是同一個對象

System.out.println( s0==s2 ); //false可以看出s0跟s2不是同一個對象

    分析:因爲例子中的 s0和s1中的"helloworld”都是字符串常量,它們在編譯期就被確定了,所以s0==s1爲true;而"hello”和"world”也都是字符串常量,當一個字符串由多個字符串常量連接而成時,它自己肯定也是字符串常量,所以s2也同樣在編譯期就被解析爲一個字符串常量,所以s2也是常量池中"helloworld”的一個引用。所以我們得出s0==s1==s2;

      例4:編譯期無法確定 

String s0="helloworld";

String s1=new String("helloworld");

String s2="hello" + newString("world");

System.out.println( s0==s1 ); //false 

System.out.println( s0==s2 ); //false

System.out.println( s1==s2 ); //false

    分析:用new String() 創建的字符串不是常量,不能在編譯期就確定,所以newString() 創建的字符串不放入常量池中,它們有自己的地址空間。

s0還是常量池中"helloworld”的引用,s1因爲無法在編譯期確定,所以是運行時創建的新對象"helloworld”的引用,s2因爲有後半部分new String(”world”)所以也無法在編譯期確定,所以也是一個新創建對象"helloworld”的引用;

     例5:編譯期優化

String s0 = "a1";

String s1 = "a" + 1;

System.out.println((s0 == s1)); //result = true 

String s2 = "atrue";

String s3= "a" + "true";

System.out.println((s2 == s3)); //result = true 

String s4 = "a3.4";

String s5 = "a" + 3.4;

System.out.println((a == b)); //result = true

    分析:在程序編譯期,JVM就將常量字符串的"+"連接優化爲連接後的值,拿"a" + 1來說,經編譯器優化後在class中就已經是a1。在編譯期其字符串常量的值就確定下來,故上面程序最終的結果都爲true。

    例6:編譯期無法確定 

String s0 = "ab";

String s1 = "b";

String s2 = "a" + s1;

System.out.println((s0 == s2)); //result = false

    分析:JVM對於字符串引用,由於在字符串的"+"連接中,有字符串引用存在,而引用的值在程序編譯期是無法確定的,即"a" + s1無法被編譯器優化,只有在程序運行期來動態分配並將連接後的新地址賦給s2。所以上面程序的結果也就爲false。

    例7:編譯期確定 

String s0 = "ab";

final String s1 = "b";

String s2 = "a" + s1; 

System.out.println((s0 == s2)); //result = true

    分析:和[6]中唯一不同的是s1字符串加了final修飾,對於final修飾的變量,它在編譯時被解析爲常量值的一個本地拷貝存儲到自己的常量 池中或嵌入到它的字節碼流中。所以此時的"a" + s1和"a" +"b"效果是一樣的。故上面程序的結果爲true。

    例8:編譯期無法確定

String s0 = "ab";

final String s1 = getS1();

String s2 = "a" + s1;

System.out.println((s0 == s2)); //result = false

private static String getS1() {  return "b";   }

    分析:JVM對於字符串引用s1,它的值在編譯期無法確定,只有在程序運行期調用方法後,將方法的返回值和"a"來動態連接並分配地址爲s2,故上面 程序的結果爲false。

 

關於String的不可變設計:

    String是不可改變類(記:基本類型的包裝類都是不可改變的)的典型代表,也是Immutable設計模式的典型應用,String變量一旦初始化後就不能更改,禁止改變對象的狀態,從而增加共享對象的堅固性、減少對象訪問的錯誤,同時還避免了在多線程共享時進行同步的需要。

    Immutable模式的實現主要有以下兩個要點:

    1.除了構造函數之外,不應該有其它任何函數(至少是任何public函數)修改任何成員變量。
    2.任何使成員變量獲得新值的函數都應該將新的值保存在新的對象中,而保持原來的對象不被修改。

    String的不可變性導致字符串變量使用+號的代價:

    例9:

String s = “a” + "b” + "c”;

String s1  =  "a";

String s2  =  "b";

String s3  =  "c";

String s4  =   s1 +  s2  +  s3;

 

    分析:變量s的創建等價於 String s = “abc”; 由上面例子可知編譯器進行了優化,這裏只創建了一個對象。由上面的例子也可以知道s4不能在編譯期進行優化,其對象創建相當於:

    StringBuffer temp = newStringBuffer();

    temp.append(s1).append(s2).append(s3);

    String s = temp.toString();

    由上面的分析結果,可就不難推斷出String 採用連接運算符(+)效率低下原因分析,形如這樣的代碼:

public class Test {

    public static voidmain(String args[]) {

        String s = null;

            for(inti = 0; i < 100; i++) {

                s+= "a";

            }

    }

}

  每做一次 + 就產生個StringBuffer對象,然後append後就扔掉。下次循環再到達時重新產生個StringBuffer對象,然後append 字符串,如此循環直至結束。如果我們直接採用StringBuffer對象進行append的話,我們可以節省N - 1次創建和銷燬對象的時間。所以對於在循環中要進行字符串連接的應用,一般都是用StringBuffer或StringBulider對象來進行append操作。 

 

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