一、String 类的核心特性
1. 不可变性（Immutable）
String 对象一旦创建，其值不可更改。这是通过内部的
private final char[] value数组实现的：public final class Stringimplements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {private final char value[];// ...其他成员
}
- 不可变性的优势：线程安全、缓存哈希码、安全传递参数
- 常见误解：
str = "new value"并非修改原对象，而是创建新对象并赋值
2. 常量池（String Pool）
Java 为 String 提供了特殊的内存区域 —— 字符串常量池，用于存储编译期已知的字符串字面量：
String s1 = "hello"; // 常量池中的对象
String s2 = "hello"; // 复用常量池中的对象
System.out.println(s1 == s2); // 输出true，引用相同对象String s3 = new String("hello"); // 堆中的新对象
System.out.println(s1 == s3); // 输出false，引用不同对象
- intern () 方法：手动将字符串添加到常量池
String s4 = s3.intern(); // 将s3的值放入常量池
System.out.println(s1 == s4); // 输出true
3. 继承结构
String类实现了CharSequence、Serializable和Comparable<String>接口：CharSequence：提供字符序列的通用操作Serializable：支持对象序列化Comparable<String>：支持字符串比较
二、字符串创建与内存管理
1. 不同创建方式的内存分配
// 方式1：字面量创建（推荐）
String s1 = "hello"; // 常量池// 方式2：new关键字创建
String s2 = new String("hello"); // 堆内存// 方式3：构造函数传入char[]
char[] chars = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'};
String s3 = new String(chars); // 堆内存，避免常量池重复// 方式4：字符串拼接
String s4 = "hel" + "lo"; // 编译期优化为"hello"，常量池
String s5 = s1 + " world"; // 运行时拼接，堆内存
2. 字符串拼接性能对比
// 循环中使用+拼接（性能差）
String result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {result += i; // 每次循环创建新String对象
}// 使用StringBuilder（性能优）
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {sb.append(i); // 仅创建一个StringBuilder对象
}
String result2 = sb.toString();
三、String 类的常用方法
1. 基础操作
String str = "Hello, World!";// 长度获取
int length = str.length(); // 13// 字符访问
char c = str.charAt(4); // 'o'// 子串提取
String sub = str.substring(7, 12); // "World"// 转换大小写
String upper = str.toUpperCase(); // "HELLO, WORLD!"
String lower = str.toLowerCase(); // "hello, world!"
2. 查找与比较
// 包含检查
boolean contains = str.contains("World"); // true// 前缀/后缀检查
boolean startsWith = str.startsWith("Hello"); // true
boolean endsWith = str.endsWith("!"); // true// 位置查找
int index = str.indexOf("o"); // 4（首次出现位置）
int lastIndex = str.lastIndexOf("o"); // 7（最后出现位置）// 比较
boolean equals = str.equals("Hello, World!"); // true
boolean equalsIgnoreCase = str.equalsIgnoreCase("hello, world!"); // true
int compareTo = str.compareTo("Hello, Java!"); // 正数（按字典序比较）
3. 格式化与替换
// 格式化
String formatted = String.format("Name: %s, Age: %d", "Alice", 25); // "Name: Alice, Age: 25"// 替换
String replaced = str.replace("World", "Java"); // "Hello, Java!"// 正则替换
String numbers = "a1b2c3";
String onlyLetters = numbers.replaceAll("\\d", ""); // "abc"
4. 分割与连接
// 分割
String[] parts = "a,b,c".split(","); // ["a", "b", "c"]// 连接
String joined = String.join("-", "Java", "Python", "C++"); // "Java-Python-C++"
四、字符串编码与转换
1. 字节数组与字符串转换
// 字符串转字节数组
String text = "你好，世界";
byte[] bytesUTF8 = text.getBytes("UTF-8"); // UTF-8编码
byte[] bytesGBK = text.getBytes("GBK"); // GBK编码// 字节数组转字符串
String decodedUTF8 = new String(bytesUTF8, "UTF-8"); // "你好，世界"
String decodedGBK = new String(bytesGBK, "GBK"); // "你好，世界"
2. 字符序列转换
// StringBuilder转String
StringBuilder sb = new StringBuilder("Java");
String strFromBuilder = sb.toString(); // "Java"// String转char[]
char[] charArray = strFromBuilder.toCharArray(); // ['J', 'a', 'v', 'a']
五、性能优化与最佳实践
1. 避免在循环中使用 + 拼接
// 低效方式
String result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {result += i; // 每次循环创建新对象
}// 高效方式
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {sb.append(i); // 推荐使用
}
2. 使用 intern () 优化内存
// 大量重复字符串场景
String[] names = new String[1000000];
for (int i = 0; i < names.length; i++) {names[i] = "重复字符串示例".intern(); // 节省内存
}
3. 优先使用 StringJoiner（Java 8+）
// 字符串连接
StringJoiner joiner = new StringJoiner(", ", "[", "]");
joiner.add("Apple").add("Banana").add("Cherry");
String result = joiner.toString(); // "[Apple, Banana, Cherry]"
4. 正则表达式性能注意
// 编译一次，多次使用
Pattern pattern = Pattern.compile("\\d+"); // 预编译正则
Matcher matcher = pattern.matcher("a123b456");
while (matcher.find()) {System.out.println(matcher.group()); // 输出123和456
}
六、常见面试问题
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String 为什么是不可变的？
- 安全考虑：避免被恶意修改
- 线程安全：无需同步
- 支持哈希码缓存：提高性能
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String vs StringBuilder vs StringBuffer
- String：不可变，适合少量操作
- StringBuilder：可变，非线程安全，性能高
- StringBuffer：可变，线程安全，性能低
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如何比较两个字符串？equals () vs ==
equals()：比较字符串内容==：比较引用地址
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字符串常量池的作用
- 节省内存，避免重复创建相同字符串
- 提高性能，快速定位字符串