java String源碼和String常量池的全面解析
1. String 介紹，常用方法源碼分析
2. String 常量池分析
常用方法
equals
trim
replace
concat
split
startsWith 和 endsWith
substring
toUpperCase() 和 toLowerCase()
compareTo
String 介紹
String類被final所修飾，也就是說String對(duì)象是不可變量，并發(fā)程序最喜歡不可變量了。String類實(shí)現(xiàn)了Serializable, Comparable, CharSequence接口。
從一段代碼說起：
public void stringTest(){
String a = "a"+"b"+1;
String b = "ab1";
System.out.println(a == b);
}
大家猜一猜結(jié)果如何？如果你的結(jié)論是true。好吧，再來一段代碼：
public void stringTest(){
String a = new String("ab1");
String b = "ab1";
System.out.println(a == b);
}
結(jié)果如何呢？正確答案是false。
讓我們看看經(jīng)過編譯器編譯后的代碼如何
//第一段代碼
public void stringTest() {
String a = "ab1";
String b = "ab1";
System.out.println(a == b);
}
//第二段代碼
public void stringTest() {
String a1 = new String("ab1");
String b = "ab1";
System.out.println(a1 == b);
}
也就是說第一段代碼經(jīng)過了編譯期優(yōu)化，原因是編譯器發(fā)現(xiàn)"a"+"b"+1和"ab1"的效果是一樣的，都是不可變量組成。但是為什么他們的內(nèi)存地址會(huì)相同呢？如果你對(duì)此還有興趣，那就一起看看String類的一些重要源碼吧。
源碼
一、 String屬性
String類中包含一個(gè)不可變的char數(shù)組用來存放字符串，一個(gè)int型的變量hash用來存放計(jì)算后的哈希值。
/** 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;
二、 String構(gòu)造函數(shù)
//不含參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)，一般沒什么用，因?yàn)関alue是不可變量
public String() {
this.value = new char[0];
}
//參數(shù)為String類型
public String(String original) {
this.value = original.value;
this.hash = original.hash;
}
//參數(shù)為char數(shù)組，使用java.utils包中的Arrays類復(fù)制
public String(char value[]) {
this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}
//從bytes數(shù)組中的offset位置開始，將長度為length的字節(jié)，以charsetName格式編碼，拷貝到value
public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)
throws UnsupportedEncodingException {
if (charsetName == null)
throw new NullPointerException("charsetName");
checkBounds(bytes, offset, length);
this.value = StringCoding.decode(charsetName, bytes, offset, length);
}
//調(diào)用public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)構(gòu)造函數(shù)
public String(byte bytes[], String charsetName)
throws UnsupportedEncodingException {
this(bytes, 0, bytes.length, charsetName);
}
三、 String常用方法
1. equals
boolean equals(Object anObject)
public boolean equals(Object anObject) {
//如果引用的是同一個(gè)對(duì)象，返回真
if (this == anObject) {
return true;
}
//如果不是String類型的數(shù)據(jù)，返回假
if (anObject instanceof String) {
String anotherString = (String) anObject;
int n = value.length;
//如果char數(shù)組長度不相等，返回假
if (n == anotherString.value.length) {
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int i = 0;
//從后往前單個(gè)字符判斷，如果有不相等，返回假
while (n-- != 0) {
if (v1[i] != v2[i])
return false;
i++;
}
//每個(gè)字符都相等，返回真
return true;
}
}
return false;
}
String e1 = "good"; String e2 = "good everyDay"; e1.equals(e2); // 返回 false
1 首先判斷是否 引用同一個(gè)對(duì)象 == 也就是判斷 這兩個(gè)引用的 內(nèi)存地址是否相同，如果相同 直接返回 true
2 會(huì)判斷是否類型 相同，是否是同一種數(shù)據(jù)類型
3 類型 相同 就會(huì)比較 轉(zhuǎn)換成的 字符 數(shù)組的長度 是否相同
4 從后往前 比較 每一個(gè)字符 是否 相同
判斷順序 =》 1.內(nèi)存地址 2.數(shù)據(jù)類型 3.字符數(shù)組長度 4.單個(gè)字符比較
2. compareTo
int compareTo(String anotherString)
public int compareTo(String anotherString) {
//自身對(duì)象字符串長度len1
int len1 = value.length;
//被比較對(duì)象字符串長度len2
int len2 = anotherString.value.length;
//取兩個(gè)字符串長度的最小值lim
int lim = Math.min(len1, len2);
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int k = 0;
//從value的第一個(gè)字符開始到最小長度lim處為止，如果字符不相等，返回自身（對(duì)象不相等處字符-被比較對(duì)象不相等字符）
while (k < lim) {
char c1 = v1[k];
char c2 = v2[k];
if (c1 != c2) {
return c1 - c2;
}
k++;
}
//如果前面都相等，則返回（自身長度-被比較對(duì)象長度）
return len1 - len2;
}
String co1 = "hello" ; String co2 = "hello"; String co3 = "hello you"; System.out.println(co1.compareTo(co2)); // 0 System.out.println(co1.compareTo(co3)); // -4
這個(gè)方法寫的很巧妙，先從0開始判斷字符大小。
如果兩個(gè)對(duì)象能比較字符的地方比較完了還相等，就直接返回自身長度減被比較對(duì)象長度，如果兩個(gè)字符串長度相等，則返回的是0，巧妙地判斷了三種情況。
3.hashCode
int hashCode()
public int hashCode() {
int h = hash;
//如果hash沒有被計(jì)算過，并且字符串不為空，則進(jìn)行hashCode計(jì)算
if (h == 0 && value.length > 0) {
char val[] = value;
//計(jì)算過程
//s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
for (int i = 0; i < value.length; i++) {
h = 31 * h + val[i];
}
//hash賦值
hash = h;
}
return h;
}
String a = "toyou"; char val[] = a.toCharArray(); char c1 = 't'; char c2 = 'a'; int f = c1; int e = c2; System.out.println(e); // 97 a System.out.println(f); // 116 t System.out.println(31*val[0]); // 3596 System.out.println(31*c1); // 3596 // hashCode 計(jì)算中 因?yàn)閏har 字符可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的 int 整形
String類重寫了hashCode方法，Object中的hashCode方法是一個(gè)Native調(diào)用。
String類的hash采用多項(xiàng)式計(jì)算得來，我們完全可以通過不相同的字符串得出同樣的hash，所以兩個(gè)String對(duì)象的hashCode相同，并不代表兩個(gè)String是一樣的。
同一個(gè)String 對(duì)象 hashCode 一定相同， 但是 hashCode相同 ，不一定是同一個(gè)對(duì)象
4.startsWith
boolean startsWith(String prefix,int toffset)
public boolean startsWith(String prefix, int toffset) {
char ta[] = value;
int to = toffset;
char pa[] = prefix.value;
int po = 0;
int pc = prefix.value.length;
// Note: toffset might be near -1>>>1.
//如果起始地址小于0或者（起始地址+所比較對(duì)象長度）大于自身對(duì)象長度，返回假
if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) {
return false;
}
//從所比較對(duì)象的末尾開始比較
while (--pc >= 0) {
if (ta[to++] != pa[po++]) {
return false;
}
}
return true;
}
public boolean startsWith(String prefix) {
return startsWith(prefix, 0);
}
public boolean endsWith(String suffix) {
return startsWith(suffix, value.length - suffix.value.length);
}
String d = "www.58fxp.com";
System.out.println(d.startsWith("www")); // true
System.out.println(d.endsWith("com")); // true
起始比較和末尾比較都是比較經(jīng)常用得到的方法，例如在判斷一個(gè)字符串是不是http協(xié)議的，或者初步判斷一個(gè)文件是不是mp3文件，都可以采用這個(gè)方法進(jìn)行比較。
5.concat
String concat(String str)
public String concat(String str) {
int otherLen = str.length();
//如果被添加的字符串為空，返回對(duì)象本身
if (otherLen == 0) {
return this;
}
int len = value.length;
char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
str.getChars(buf, len);
return new String(buf, true);
}
String cat = "much";
String newcat = cat.concat(" yes"); // much yes
concat方法也是經(jīng)常用的方法之一，它先判斷被添加字符串是否為空來決定要不要?jiǎng)?chuàng)建新的對(duì)象。
1 如果 拼接的字符 長度為0 直接返回 原字符對(duì)象
2 拼接的字符 不為空 返回 新的 字符對(duì)象
判斷字符長度 生成新對(duì)象
6.replace
String replace(char oldChar,char newChar)
public String replace(char oldChar, char newChar) {
//新舊值先對(duì)比
if (oldChar != newChar) {
int len = value.length;
int i = -1;
char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
//找到舊值最開始出現(xiàn)的位置
while (++i < len) {
if (val[i] == oldChar) {
break;
}
}
//從那個(gè)位置開始，直到末尾，用新值代替出現(xiàn)的舊值
if (i < len) {
char buf[] = new char[len];
for (int j = 0; j < i; j++) {
buf[j] = val[j];
}
while (i < len) {
char c = val[i];
buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
i++;
}
return new String(buf, true);
}
}
return this;
}
String r1 = "how do you do";
String r2 = r1.replace("do","is");
System.out.println(r2); // how is you is
這個(gè)方法也有討巧的地方，例如最開始先找出舊值出現(xiàn)的位置，這樣節(jié)省了一部分對(duì)比的時(shí)間。
replace(String oldStr,String newStr)方法通過正則表達(dá)式來判斷。
7.trim
String trim()
public String trim() {
int len = value.length;
int st = 0;
char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
//找到字符串前段沒有空格的位置
while ((st < len) && (val[st] <= ' ')) {
st++;
}
//找到字符串末尾沒有空格的位置
while ((st < len) && (val[len - 1] <= ' ')) {
len--;
}
//如果前后都沒有出現(xiàn)空格，返回字符串本身
return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;
}
String t1 = " public void "; // 前后各一個(gè)空格
System.out.println("t1:"+t1.length()); // 13 帶空格長度
String t2 = t1.trim();
System.out.println("t2:"+t2.length()); // 11 去掉空格
System.out.println(t2);
8.intern
String intern() public native String intern();
String dd = new String("bb").intern();
ntern方法是Native調(diào)用，它的作用是在方法區(qū)中的常量池里通過equals方法尋找等值的對(duì)象，
如果沒有找到則在常量池中開辟一片空間存放字符串并返回該對(duì)應(yīng)String的引用，否則直接返回常量池中已存在String對(duì)象的引用。
可以為new方法創(chuàng)建的 字符對(duì)象 也去強(qiáng)制查看常量池 是否已存在
將引言中第二段代碼
//String a = new String("ab1");
//改為
String a = new String("ab1").intern();
則結(jié)果為為真，原因在于a所指向的地址來自于常量池，而b所指向的字符串常量默認(rèn)會(huì)調(diào)用這個(gè)方法，所以a和b都指向了同一個(gè)地址空間。
int hash32()
private transient int hash32 = 0;
int hash32() {
int h = hash32;
if (0 == h) {
// harmless data race on hash32 here.
h = sun.misc.Hashing.murmur3_32(HASHING_SEED, value, 0, value.length);
// ensure result is not zero to avoid recalcing
h = (0 != h) ? h : 1;
hash32 = h;
}
return h;
}
在JDK1.7中，Hash相關(guān)集合類在String類作key的情況下，不再使用hashCode方式離散數(shù)據(jù)，而是采用hash32方法。
這個(gè)方法默認(rèn)使用系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，String類地址，System類地址等作為因子計(jì)算得到hash種子，通過hash種子在經(jīng)過hash得到32位的int型數(shù)值。
public int length() {
return value.length;
}
public String toString() {
return this;
}
public boolean isEmpty() {
return value.length == 0;
}
public char charAt(int index) {
if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
}
return value[index];
}
以上是一些簡單的常用方法。
總結(jié)
String對(duì)象是不可變類型，返回類型為String的String方法每次返回的都是新的String對(duì)象，除了某些方法的某些特定條件返回自身。
String對(duì)象的三種比較方式：
==內(nèi)存比較：直接對(duì)比兩個(gè)引用所指向的內(nèi)存值，精確簡潔直接明了。
equals字符串值比較：比較兩個(gè)引用所指對(duì)象字面值是否相等。
hashCode字符串?dāng)?shù)值化比較：將字符串?dāng)?shù)值化。兩個(gè)引用的hashCode相同，不保證內(nèi)存一定相同，不保證字面值一定相同。
字符串常量池的設(shè)計(jì)思想
一.字符串常量池設(shè)計(jì)初衷
每個(gè)字符串都是一個(gè)String對(duì)象，系統(tǒng)開發(fā)中將會(huì)頻繁使用字符串，如果像其他對(duì)像那樣創(chuàng)建銷毀將極大影響程序的性能。
JVM為了提高性能和減少內(nèi)存開銷，在實(shí)例化字符串的時(shí)候進(jìn)行了優(yōu)化
為字符串開辟了一個(gè)字符串常量池，類似于緩存區(qū)
創(chuàng)建字符串常量時(shí)，首先判斷字符串常量池是否存在該字符串
存在該字符串返回引用實(shí)例，不存在，實(shí)例化字符串，放入池中
實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)
實(shí)現(xiàn)該優(yōu)化的基礎(chǔ)是每個(gè)字符串常量都是final修飾的常量，不用擔(dān)心常量池存在數(shù)據(jù)沖突
運(yùn)行時(shí)實(shí)例創(chuàng)建的全局字符串常量池中有一個(gè)表，總是為池中每個(gè)唯一的字符串對(duì)象維護(hù)一個(gè)引用,這就意味著它們一直引用著字符串常量池中的對(duì)象，所以，在常量池中的這些字符串不會(huì)被垃圾收集器回收
堆、棧、方法區(qū)
了解字符串常量池，首先看一下 堆棧方法區(qū)
堆
存儲(chǔ)的是對(duì)象，每個(gè)對(duì)象都包含一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的class
JVM只存在一個(gè)堆區(qū)，被所有線程共享，堆中不存在基本類型和對(duì)象引用，只存在對(duì)象本身
對(duì)象由垃圾回收器負(fù)責(zé)回收，因此大小和生命周期不需要確定
棧
每個(gè)線程都包含一個(gè)棧區(qū)，棧區(qū)只存放基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型對(duì)象和自定義對(duì)象引用
每個(gè)棧中的數(shù)據(jù)(原始類型和對(duì)象引用)都是私有的
棧分為三個(gè)部分，基本類型變量區(qū)、執(zhí)行環(huán)境上下文、操作指令區(qū)（存放操作指令）
數(shù)據(jù)大小和生命周期是可以確定的，當(dāng)沒有引用指向這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)就會(huì)消失
方法區(qū)
靜態(tài)區(qū)，跟堆一樣，被所有的線程共享
方法區(qū)包含的都是在整個(gè)程序中永遠(yuǎn)唯一的元素，如class、static變量；
字符串常量池
字符串常量池存在于方法區(qū)
代碼：堆棧方法區(qū)存儲(chǔ)字符串
String str1 = “abc”; String str2 = “abc”; String str3 = “abc”; String str4 = new String(“abc”); String str5 = new String(“abc”);
面試題
String str4 = new String(“abc”) 創(chuàng)建多少個(gè)對(duì)象？
拆分： str4 = 、 new String（）、"abc"
通過new 可以創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象，new 方法創(chuàng)建實(shí)例化對(duì)象不會(huì)去常量池尋找是否已存在，只要new 都會(huì)實(shí)例化一個(gè)新的對(duì)象出來
"abc"每個(gè)字符串 都是一個(gè)String 對(duì)象，如果常量池中沒有則會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象放入常量池，否則返回對(duì)象引用
將對(duì)象地址賦值給str4,創(chuàng)建一個(gè)引用
所以，常量池中沒有“abc”字面量則創(chuàng)建兩個(gè)對(duì)象，否則創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，以及創(chuàng)建一個(gè)引用
String str1 = new String("A"+"B") ; 會(huì)創(chuàng)建多少個(gè)對(duì)象? String str2 = new String("ABC") + "ABC" ; 會(huì)創(chuàng)建多少個(gè)對(duì)象?
以上這篇java String源碼和String常量池的全面解析就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。
相關(guān)文章
Java中字符數(shù)組、String類、StringBuffer三者之間相互轉(zhuǎn)換
這篇文章主要介紹了Java中字符數(shù)組、String類、StringBuffer三者之間相互轉(zhuǎn)換,需要的朋友可以參考下2018-05-05
攔截器（Interceptor）是一種動(dòng)態(tài)攔截方法調(diào)用的機(jī)制，在SpringMVC中動(dòng)態(tài)攔截控制器方法的執(zhí)行。本文將詳細(xì)講講SpringMVC中攔截器的概念及入門案例，感興趣的可以嘗試一下2022-08-08
這篇文章主要介紹了在日志中記錄Java異常信息的正確姿勢(shì)，具有很好的參考價(jià)值，希望對(duì)大家有所幫助。如有錯(cuò)誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教2021-09-09
最好的8個(gè)Java RESTful框架,需要的朋友可以參考下2016-05-05
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了java網(wǎng)上圖書商城，Book模塊,具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2016-12-12
今天小編就為大家分享一篇關(guān)于Java注解與反射原理說明，小編覺得內(nèi)容挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，具有很好的參考價(jià)值，需要的朋友一起跟隨小編來看看吧2019-03-03
Java實(shí)現(xiàn)Linux下雙守護(hù)進(jìn)程
這篇文章主要介紹了Java實(shí)現(xiàn)Linux下雙守護(hù)進(jìn)程的思路、原理以及具體實(shí)現(xiàn)方式，非常的詳細(xì)，希望對(duì)大家有所幫助2014-10-10
IDEA創(chuàng)建maven項(xiàng)目時(shí)在tomcat運(yùn)行瀏覽器404的問題
這篇文章主要介紹了IDEA創(chuàng)建maven項(xiàng)目時(shí)在tomcat運(yùn)行瀏覽器404的問題及解決方法，本文通過圖文并茂的形式給大家介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下2020-11-11
Java中的ArrayList(擴(kuò)容機(jī)制)詳解
ArrayList作為Java中廣泛使用的動(dòng)態(tài)數(shù)組,其擴(kuò)容機(jī)制是保證性能和內(nèi)存使用平衡的關(guān)鍵,默認(rèn)初始容量為10,擴(kuò)容因子為1.5,旨在減少頻繁的內(nèi)存分配和數(shù)據(jù)遷移代價(jià),同時(shí)建議使用預(yù)估計(jì)的初始化容量以減少擴(kuò)容次數(shù)2024-11-11
SpringBoot項(xiàng)目啟動(dòng)后自動(dòng)加載系統(tǒng)配置的多種實(shí)現(xiàn)方式
這篇文章主要介紹了SpringBoot項(xiàng)目啟動(dòng)后自動(dòng)加載系統(tǒng)配置的多種實(shí)現(xiàn)方式,并通過代碼示例講解的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作有一定的幫助,需要的朋友可以參考下2025-01-01