1 String不可变性

String类被声明为 final 
  
  
  
  
  
  
 ，因此它不可被继承              。 内部使用char数组存储数据 
  
  
  
  
  
  
 ，该数组被声明为final

 


 


 


 


 


 


 
，这意味着value数组初始化之后就不能再指向其它数组
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  。 String内部没有改变value数组的方法 String类中所有修改String值的方法 
 
 
 
 
 
 
，如果内容没有改变 
   
   
   
   
   
   
  ，则返回原来的String对象引用
 

 

 

 

 

 

 
，如果改变了
 

 

 

 

 

 

 
，创建了一个全新的String对象              ，包含修改后的字符串内容 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
，最初的String对象没有任何改变













。（目的：节约存储空间 
  
  
  
  
  
  
 、避免额外的开销） //String的类声明以及value字段代码： public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { private final char value[]; //字符数组存储String的内容 /** Cache the hash code for the string */ private int hash; // Default to 0 }

不可变的验证分析：

public class Immutable { public static String upcase(String s) { return s.toUpperCase(); } public static void main(String[] args) { String q = "howdy"; System.out.println(q); // howdy String qq = upcase(q); System.out.println(qq); // HOWDY System.out.println(q); // howdy } } /* 输出: howdy HOWDY howdy *///:~ 当把q传给upcase0方法时













，实际传递的是引用的一个拷贝  
  
  
  
  
  
  
。 upcase0方法中                     ，传入引用s 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
，只有upcase0运行的时候




















，局部引用s才存在 
  
  
  
  
  
  
 。一旦upcase0运行结束              ，s就消失


 


 


 


 


 


 


 。upcaseO的返回值是最终结果的引用 
 
 
 
 
 
 
。 综上 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
，upcase()返回的引用已经指向了一个新的对象













，而原本的q则还在原地  
   
   
   
   
   
   
 。

延伸结论：

String对象作为方法的参数时 
  
  
  
  
  
  
 ，都会复制一份引用 
  
  
  
  
  
  
 ，参数传递是引用的拷贝

2 不可变的好处

1. 可以缓存 hash 值 String的hash值经常被使用

 


 


 


 


 


 


 
，例如String用做HashMap的key

 

 

 

 

 

 

 。不可变的特性可以使得hash值也不可变 
 
 
 
 
 
 
，因此只需要进行一次计算
 

 

 

 

 

 

 
。

2. String Pool 的需要 如果一个String对象已经被创建过了 
   
   
   
   
   
   
  ，那么就会从 String Pool 中取得引用              。只有String是不可变的
 

 

 

 

 

 

 
，才可能使用 String Pool
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 。

3. 线程安全 String不可变性天生具备线程安全
 

 

 

 

 

 

 
，可以在多个线程中安全地使用













。

3 String+和StringBuilder效率差异

String使用“+ 
  
  
  
  
  
  
 ”表示字符串拼接

先说结论：

“+ 
  
  
  
  
  
  
 ”操作              ，javac编译器会自动优化为StringBuilder.append() 调用                     。 StringBuilder要比“+

 


 


 


 


 


 


 
”操作高效 涉及循环追加的 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
，手动创建StringBuilder对象操作比“+ 
 
 
 
 
 
 
”操作编译器优化













，更高效

验证：

public class StringBuilderTest { public static void main(String[] args) { String s1 = "ABC"; String s2 = "123"; String result = s1+s2; System.out.println(result); } }

编译并查看字节码：javap -verbose StringBuilderTest.class

执行过程：

调用了2次append()方法                     ，最后调用StringBuilder.toString()返回最终结果

为什么StringBuilder要比+高效？

+操作 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
，按照：每次追加都创建新的String对象




















，把字符加入value数组中
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 。这里产生一次对象创建操作              ，以及对应的垃圾回收 StringBuilder的底层数组value也是用到了char[] 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
，但它没有声明为final













，故它可变 
  
  
  
  
  
  
 ，所以追加内容时不用创建新的数组 
  
  
  
  
  
  
 ，而是直接修改value StringBuilder比+省去String对象创建以及垃圾回收的开销

 


 


 


 


 


 


 
，因此效率更高




















。

源码追溯：

//StringBuilder.append() @Override public StringBuilder append(char c) { super.append(c); return this; } // 父类 AbstractStringBuilder.append() @Override public AbstractStringBuilder append(char c) { ensureCapacityInternal(count + 1); value[count++] = c; return this; } //AbstractStringBuilder value 字段 abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence { //The value is used for character storage. char[] value; // 没有声明为final 
 
 
 
 
 
 
，因此value可变 }

手动实现StringBuilder对象操作比编译器自行优化 
   
   
   
   
   
   
  ，更高效：

通过字节码分析可知（我这里省去了
 

 

 

 

 

 

 
，可以自己实现验证）：循环部分的代码更简短 
  
  
  
  
  
  
 、更简单
 

 

 

 

 

 

 
，而且它只生成了一个StringBuilder对象              。 显式地创建StringBuilder还允许你预先为其指定大小
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  。如果你已经知道最终的字符串大概有多长              ，那预先指定StringBuilder的大小可以避免多次重新分配缓冲













。 当你为一个类编写toString方法时 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
 

 
，如果字符串操作比较简单













，那就可以信赖编译 器                     ，它会为你合理地构造最终的字符串结果  
  
  
  
  
  
  
。但是 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
，如果你要在toString0方法中使用循环




















，那 么最好自己创建一个StringBuilder对象来实现 
  
  
  
  
  
  
 。

4 String, StringBuffer and StringBuilder

可变性

String 不可变 StringBuffer和StringBuilder可变

线程安全

String不可变              ，因此是线程安全的 StringBuilder 不是线程安全的 StringBuffer 是线程安全的 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
 
  
，内部使用synchronized进行同步

效率

如果要操作少量的数据用String 单线程环境且字符串缓冲区涉及大量数据 StringBuilder 多线程环境且字符串缓冲区涉及大量数据 StringBuffer

5 String与JVM内存管理

一

 


 


 


 


 


 


 
、引入字符串常量池

Javac编译后













，字节码文件中有一块区域：常量池 
  
  
  
  
  
  
 ，存储了包括类中声明的字符串常量值等字面量 运行时 
  
  
  
  
  
  
 ，JVM开辟实际内存空间：字符串常量值写入了字符串常量池

 


 


 


 


 


 


 
，属于方法区的一部分


 


 


 


 


 


 


 。

案例1：

String s1 = "win"; String s2 = "win"; System.out.println(s1==s2); //输出结果：true //引用 s1 s2 的值等于win在字符串常量池的地址值

结论：

引用 s1 s2 的值等于win在字符串常量池的地址值

分析字节码的执行过程：

案例2：

public class StringPool { public static void main(String[] args) { String s3 = new String("win"); String s4 = new String("win"); System.out.println(s3==s4);//false } }

结论：

通过new操作符创建的字符串对象不指向字符串池中的任何对象

 
 
 
 
 
 
 
。

字节码分析：

综上：

public class StringPool { public static void main(String[] args) { String s1 = "win"; String s2 = "win"; String s3 = new String("win"); String s4 = new String("win"); System.out.println(s1==s2);//true System.out.println(s1==s3);//false System.out.println(s3==s4);//false } }

6 String api方法

从这个表中可以看出 
 
 
 
 
 
 
，当需要改变字符串的内容时 
   
   
   
   
   
   
  ，String类的方法都会返回一个新的String对象  
   
   
   
   
   
   
 。同时
 

 

 

 

 

 

 
，如果内容没有发生改变
 

 

 

 

 

 

 
，String的方法只是返回指向原对象的引用而已

 

 

 

 

 

 

 。这可以节约存储空间以及避免额外的开销
 

 

 

 

 

 

 
。