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對像是不可變量，並發程序最喜歡不可變量了。 String類實現了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);}

大家猜一猜結果如何？如果你的結論是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);}

結果如何呢？正確答案是false。

讓我們看看經過編譯器編譯後的代碼如何

//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過了編譯期優化，原因是編譯器發現"a"+"b"+1和"ab1"的效果是一樣的，都是不可變量組成。但是為什麼他們的內存地址會相同呢？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數組用來存放字符串，一個int型的變量hash用來存放計算後的哈希值。

 /** 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構造函數

//不含參數的構造函數，一般沒什麼用，因為value是不可變量public String() { this.value = new char[0];}//參數為String類型public String(String original) { this.value = original.value; this.hash = original.hash;}//參數為char數組，使用java.utils包中的Arrays類複製public String(char value[]) { this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);}//從bytes數組中的offset位置開始，將長度為length的字節，以charsetName格式編碼，拷貝到valuepublic 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);}//調用public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)構造函數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類型的數據，返回假if (anObject instanceof String) { String anotherString = (String) anObject; int n = value.length; //如果char數組長度不相等，返回假if (n == anotherString.value.length) { char v1[] = value; char v2[] = anotherString.value; int i = 0; //從後往前單個字符判斷，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，是否是同一種數據類型

3 類型相同就會比較轉換成的字符數組的長度是否相同

4 從後往前比較每一個字符是否相同

判斷順序=》 1.內存地址2.數據類型3.字符數組長度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（對像不相等處字符-被比較對像不相等字符） 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)); // 0System.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沒有被計算過，並且字符串不為空，則進行hashCode計算if (h == 0 && value.length > 0) { char val[] = value; //計算過程//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 aSystem.out.println(f); // 116 tSystem.out.println(31*val[0]); // 3596System.out.println(31*c1); // 3596// hashCode 計算中因為char 字符可以自動轉換成對應的int 整形

String類重寫了hashCode方法，Object中的hashCode方法是一個Native調用。

String類的hash採用多項式計算得來，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，並不代表兩個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. //如果起始地址小於0或者（起始地址+所比較對象長度）大於自身對象長度，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常用得到的方法，例如在判斷一個字符串是不是http協議的，或者初步判斷一個文件是不是mp3文件，都可以採用這個方法進行比較。

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的位置，這樣節省了一部分對比的時間。

replace(String oldStr,String newStr)方法通過正則表達式來判斷。

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--; } //如果前後都沒有出現空格，返回字符串本身return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;}

 String t1 = " public void "; // 前後各一個空格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調用，它的作用是在方法區中的常量池里通過equals方法尋找等值的對象，

如果沒有找到則在常量池中開闢一片空間存放字符串並返回該對應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方法創建的字符對像也去強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();

則結果為為真，原因在於a所指向的地址來自於常量池，而b所指向的字符串常量默認會調用這個方法，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相關集合類在String類作key的情況下，不再使用hashCode方式離散數據，而是採用hash32方法。

這個方法默認使用系統當前時間，String類地址，System類地址等作為因子計算得到hash種子，通過hash種子在經過hash得到32位的int型數值。

 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

String對像是不可變類型，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：

==內存比較：直接對比兩個引用所指向的內存值，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字符串數值化比較：將字符串數值化。兩個引用的hashCode相同，不保證內存一定相同，不保證字面值一定相同。

字符串常量池的設計思想

一.字符串常量池設計初衷

每個字符串都是一個String對象，系統開發中將會頻繁使用字符串，如果像其他對像那樣創建銷毀將極大影響程序的性能。

JVM為了提高性能和減少內存開銷，在實例化字符串的時候進行了優化

為字符串開闢了一個字符串常量池，類似於緩存區

創建字符串常量時，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例，不存在，實例化字符串，放入池中

實現基礎

實現該優化的基礎是每個字符串常量都是final修飾的常量，不用擔心常量池存在數據衝突

運行時實例創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

了解字符串常量池，首先看一下堆棧方法區

堆

存儲的是對象，每個對像都包含一個與之對應的class

JVM只存在一個堆區，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責回收，因此大小和生命週期不需要確定

棧

每個線程都包含一個棧區，棧區只存放基礎數據類型對象和自定義對象引用

每個棧中的數據(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、執行環境上下文、操作指令區（存放操作指令）

數據大小和生命週期是可以確定的，當沒有引用指向這個數據時，這個數據就會消失

方法區

靜態區，跟堆一樣，被所有的線程共享

方法區包含的都是在整個程序中永遠唯一的元素，如class、static變量；

字符串常量池

字符串常量池存在於方法區

代碼：堆棧方法區存儲字符串

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”) 創建多少個對象？

拆分： str4 = 、 new String（）、"abc"

通過new 可以創建一個新的對象，new 方法創建實例化對像不會去常量池尋找是否已存在，只要new 都會實例化一個新的對像出來

"abc"每個字符串都是一個String 對象，如果常量池中沒有則會創建一個新對象放入常量池，否則返回對象引用

將對像地址賦值給str4,創建一個引用

所以，常量池中沒有“abc”字面量則創建兩個對象，否則創建一個對象，以及創建一個引用

String str1 = new String("A"+"B") ; 會創建多少個對象? String str2 = new String("ABC") + "ABC" ; 會創建多少個對象?

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容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持武林網。