Java String 全解析：从底层存储到高效使用

一、认识String

Strng的原理

查看String源码，我们可以发现：String是引⽤类型，内部并不存储字符串本⾝

String的构造

// 使⽤字符串常量进⾏赋值Strings1="hello world";// 直接new String对象Strings2=newString("hello world");// 使⽤字符数组进⾏构造char[]array={'h','e','l','l','o','w','o','r','l','d'};Strings3=newString(array);//使⽤字节数组构造对象byte[]bytes={97,98,99,100};Strings4=newString(bytes);

二、字符串常量池（StringTable）

在 Java 语言中，字符串的使用非常广泛、频率极高，因此 Java 专门提供了 String 类 来对字符串进行统一的创建、管理和操作。
想要真正理解字符串在内存中的存储方式与底层布局，我们首先需要学习一块专门用于存放字符串的内存区域 ——字符串常量池
为此Java 专门为字符串开辟的一块内存区域，为字符串常量池，目的是为了让相同的字符串可以重复使用，避免重复创建、浪费内存

字符串内存存储

列子：

publicstaticvoidmain(String[]args){Strings1="hello";Strings2="hello";System.out.println(str1==str2);}

说明：

• str1 存储 “abc” 时，会将 “abc” 存入字符串常量池。
• str2 再次使用 “abc” 时，会先在常量池中查找；若存在则直接复用，不重复存储。

三、String对象比较

在 Java 中，String 是引用数据类型，比较时分为两种情况：

1. 使用 == 比较

publicstaticvoidmain(String[]args){Stringstr1="abc";Stringstr2="abc";Stringstr3=newString("abc");System.out.println(str1==str2);// true （地址相同）System.out.println(str1==str3);// false （地址不同）}

说明：

• ==比较的是地址值，不是字符串内容。
• 只要两个字符串对象指向的内存地址不同，结果就是 false。

equalsIgnoreCase () —— 忽略大小写比较

2. 使用 equals() 方法比较

publicstaticvoidmain(String[]args){Stringstr1="abc";Stringstr2="abc";Stringstr3=newString("abc");System.out.println(str1.equals(str1));// true （内容相同）System.out.println(str1.equals(str2));// true （内容相同）System.out.println(str1.equals(str3));// true （内容相同）}

说明：

• 比较的是：两个字符串的内容是否完全一致
• 只要字符、顺序相同，结果就为 true
• 这是字符串内容比较的标准方式

equals ⽅法：按照字典序⽐较
字典序：字符⼤⼩的顺序
String类重写了⽗类Object中equals⽅法，Object中equals默认按照==⽐较，String重写equals⽅法

也可以使用compareTo ⽅法，与equals不同的是，equals返回的是boolean类型，⽽compareTo返回的是int类型。具体⽐较⽅式：

1. 先按照字典次序⼤⼩⽐较，如果出现不等的字符，直接返回这两个字符的⼤⼩差值
2. 如果前k个字符相等(k为两个字符⻓度最⼩值)，返回值两个字符串⻓度差值

四、常⽤⽅法

获取相关方法

Stringstr="hello world";// 1. length()：获取字符串长度System.out.println(str.length());// 11// 2. charAt(int index)：获取指定索引处的字符System.out.println(str.charAt(1));// e// 3. indexOf()：获取子串第一次出现的索引System.out.println(str.indexOf("l"));// 2// 4. lastIndexOf()：获取子串最后一次出现的索引System.out.println(str.lastIndexOf("l"));// 9

判断相关方法

Stringstr="hello world";// 1. contains()：判断是否包含指定子串System.out.println(str.contains("world"));// true// 2. startsWith()：判断是否以指定字符串开头System.out.println(str.startsWith("he"));// true// 3. endsWith()：判断是否以指定字符串结尾System.out.println(str.endsWith("ld"));// true// 4. isEmpty()：判断字符串是否为空System.out.println("".isEmpty());// true

判断相关方法

Stringstr="hello world";// 1. contains()：判断是否包含指定子串System.out.println(str.contains("world"));// true// 2. startsWith()：判断是否以指定字符串开头System.out.println(str.startsWith("he"));// true// 3. endsWith()：判断是否以指定字符串结尾System.out.println(str.endsWith("ld"));// true// 4. isEmpty()：判断字符串是否为空System.out.println("".isEmpty());// true

intern⽅法

intern ()是 String 类提供的本地方法，作用是手动把字符串加入字符串常量池，并返回常量池中的对象引用
示例：
在不使用intern⽅法下，比较String

publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[]args){Stringstr1=newString("abc");// String str2 = str1.intern();Stringstr3="abc";System.out.println(str1==str3);// false}}

说明：

• == 比较的是两个引用的内存地址
• str1 的地址是 0x123456（堆中对象），str3 的地址是 0x112233（常量池对象）
• 地址不同，所以结果是false
  示例：
  在使用intern⽅法下，比较String

publicclassTest{publicstaticvoidmain(String[]args){Stringstr1=newString("abc");Stringstr2=str1.intern();Stringstr3="abc";System.out.println(str2==str3);// true}}

说明：

• str1.intern() 会检查常量池中是否已有 “abc”。因为已经存在，所以它直接返回常量池中 “abc” 的地址 0x112233。
• 所以 str2 和 str3 都指向常量池中的同一个对象，str2 == str3 的结果就是 true。

五、Java 中 String、StringBuffer 和 StringBuilder 的区别

在 Java 中，String、StringBuffer 和 StringBuilder 都是用于处理字符串的类，它们的核心区别体现在可变性和线程安全上：

• String：是不可变类，底层的字符数组被 final 修饰，一旦创建，其内容就无法修改。每次进行拼接、替换等操作，都会生成一个全新的字符串对象，而原对象保持不变。
• StringBuffer 和 StringBuilder：都是可变类，底层使用一个可扩容的数组来存储字符，修改操作直接在数组上进行，不会频繁创建新对象。两者的区别在于：
  • StringBuffer 的所有公共方法都加了 synchronized 同步锁，是线程安全的，适合在多线程环境下使用。
  • StringBuilder 没有加锁，在单线程环境下性能更高，但不保证线程安全。

注意：String和StringBuilder类不能直接转换。如果要想互相转换，可以采⽤如下原则:
• String变为StringBuilder: 利⽤StringBuilder的构造⽅法或append()⽅法
• StringBuilder变为String: 调⽤toString()⽅法