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)存地址會相同呢?如果你對此還有興趣,那就一起看看String類的一些重要源碼吧。
源碼
一、 String屬性
String類中包含一個不可變的char數(shù)組用來存放字符串,一個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對象,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 引用同一個對象 == 也就是判斷 這兩個引用的 內(nèi)存地址是否相同,如果相同 直接返回 true
2 會判斷是否類型 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.單個字符比較
2. compareTo
int compareTo(String anotherString) public int compareTo(String anotherString) { //自身對象字符串長度len1 int len1 = value.length; //被比較對象字符串長度len2 int len2 = anotherString.value.length; //取兩個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(對象不相等處字符-被比較對象不相等字符) 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
這個方法寫的很巧妙,先從0開始判斷字符大小。
如果兩個對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象長度,如果兩個字符串長度相等,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 字符可以自動轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的 int 整形
String類重寫了hashCode方法,Object中的hashCode方法是一個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String對象的hashCode相同,并不代表兩個String是一樣的。
同一個String 對象 hashCode 一定相同, 但是 hashCode相同 ,不一定是同一個對象
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+所比較對象長度)大于自身對象長度,返回假 if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) { return false; } //從所比較對象的末尾開始比較 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,例如在判斷一個字符串是不是http協(xié)議的,或者初步判斷一個文件是不是mp3文件,都可以采用這個方法進(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創(chuàng)建新的對象。
1 如果 拼接的字符 長度為0 直接返回 原字符對象
2 拼接的字符 不為空 返回 新的 字符對象
判斷字符長度 生成新對象
6.replace
String replace(char oldChar,char newChar) public String replace(char oldChar, char newChar) { //新舊值先對比 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)省了一部分對比的時間。
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應(yīng)String的引用,否則直接返回常量池中已存在String對象的引用。
可以為new方法創(chuàng)建的 字符對象 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)會調(diào)用這個方法,所以a和b都指向了同一個地址空間。
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。
這個方法默認(rèn)使用系統(tǒng)當(dāng)前時間,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對象,除了某些方法的某些特定條件返回自身。
String對象的三種比較方式:
==內(nèi)存比較:直接對比兩個引用所指向的內(nèi)存值,精確簡潔直接明了。
equals字符串值比較:比較兩個引用所指對象字面值是否相等。
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
每個字符串都是一個String對象,系統(tǒng)開發(fā)中將會頻繁使用字符串,如果像其他對像那樣創(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)例化字符串的時候進(jìn)行了優(yōu)化
為字符串開辟了一個字符串常量池,類似于緩存區(qū)
創(chuàng)建字符串常量時,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)行時實(shí)例創(chuàng)建的全局字符串常量池中有一個表,總是為池中每個唯一的字符串對象維護(hù)一個引用,這就意味著它們一直引用著字符串常量池中的對象,所以,在常量池中的這些字符串不會被垃圾收集器回收
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
存儲的是對象,每個對象都包含一個與之對應(yīng)的class
JVM只存在一個堆區(qū),被所有線程共享,堆中不存在基本類型和對象引用,只存在對象本身
對象由垃圾回收器負(fù)責(zé)回收,因此大小和生命周期不需要確定
棧
每個線程都包含一個棧區(qū),棧區(qū)只存放基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型對象和自定義對象引用
每個棧中的數(shù)據(jù)(原始類型和對象引用)都是私有的
棧分為三個部分,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)沒有引用指向這個數(shù)據(jù)時,這個數(shù)據(jù)就會消失
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)建多少個對象?
拆分: str4 = 、 new String()、"abc"
通過new 可以創(chuàng)建一個新的對象,new 方法創(chuàng)建實(shí)例化對象不會去常量池尋找是否已存在,只要new 都會實(shí)例化一個新的對象出來
"abc"每個字符串 都是一個String 對象,如果常量池中沒有則會創(chuàng)建一個新對象放入常量池,否則返回對象引用
將對象地址賦值給str4,創(chuàng)建一個引用
所以,常量池中沒有“abc”字面量則創(chuàng)建兩個對象,否則創(chuàng)建一個對象,以及創(chuàng)建一個引用
String str1 = new String("A"+"B") ; 會創(chuàng)建多少個對象? String str2 = new String("ABC") + "ABC" ; 會創(chuàng)建多少個對象?
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,希望能給大家一個參考,也希望大家多多支持腳本之家。
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