Java String类深入理解---转载的,这篇文章个人觉得很不错,醍醐灌顶!

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要理解 java中String的运作方式,必须明确一点:String是一个非可变类(immutable)。什么是非可变类呢?简单说来,非可变类的实例是不能被修改的,每个实例中包含的信息都必须在该实例创建的时候就提供出来,并且在对象的整个生存周期内固定不变。java为什么要把String设计为非可变类呢?你可以问问 james Gosling :)。但是非可变类确实有着自身的优势,如状态单一,对象简单,便于维护。其次,该类对象对象本质上是线程安全的,不要求同步。此外用户可以共享非可变对象,甚至可以共享它们的内部信息。(详见 《Effective java》item 13)。String类在java中被大量运用,甚至在class文件中都有其身影,因此将其设计为简单轻便的非可变类是比较合适的。一、创建。
好了,知道String是非可变类以后,我们可以进一步了解String的构造方式了。创建一个Stirng对象,主要就有以下两种方式:
java 代码

1. String str1 = new String("abc"); 2. Stirng str2 = "abc";

虽然两个语句都是返回一个String对象的引用,但是jvm对两者的处理方式是不一样的。对于第一种,jvm会马上在heap中创建一个String对象,然后将该对象的引用返回给用户。对于第二种,jvm首先会在内部维护的strings pool中通过String的 equals 方法查找是对象池中是否存放有该String对象,如果有,则返回已有的String对象给用户,而不会在heap中重新创建一个新的String对象;如果对象池中没有该String对象,jvm则在heap中创建新的String对象,将其引用返回给用户,同时将该引用添加至strings pool中。注意:使用第一种方法创建对象时,jvm是不会主动把该对象放到strings pool里面的,除非程序调用 String的intern方法。看下面的例子:
java 代码

1. String str1 = new String("abc"); //jvm 在堆上创建一个String对象 2. 3. //jvm 在strings pool中找不到值为“abc”的字符串,因此 4. //在堆上创建一个String对象,并将该对象的引用加入至strings pool中 5. //此时堆上有两个String对象 6. Stirng str2 = "abc"; 7. 8. if(str1 == str2){ 9. System.out.println("str1 == str2"); 10. }else{ 11. System.out.println("str1 != str2"); 12. } 13. //打印结果是 str1 != str2,因为它们是堆上两个不同的对象 14. 15. String str3 = "abc"; 16. //此时,jvm发现strings pool中已有“abc”对象了,因为“abc”equals “abc” 17. //因此直接返回str2指向的对象给str3,也就是说str2和str3是指向同一个对象的引用 18. if(str2 == str3){ 19. System.out.println("str2 == str3"); 20. }else{ 21. System.out.println("str2 != str3"); 22. } 23. //打印结果为 str2 == str3 再看下面的例子:java 代码 1. String str1 = new String("abc"); //jvm 在堆上创建一个String对象 2. 3. str1 = str1.intern(); 4. //程序显式将str1放到strings pool中,intern运行过程是这样的:首先查看strings pool 5. //有没“abc”对象的引用,没有,则在堆中新建一个对象,然后将新对象的引用加入至 6. //strings pool中。执行完该语句后,str1原来指向的String对象已经成为垃圾对象了,随时会 7. //被GC收集。 8. 9. //此时,jvm发现strings pool中已有“abc”对象了,因为“abc”equels “abc” 10. //因此直接返回str1指向的对象给str2,也就是说str2和str1引用着同一个对象, 11. //此时,堆上的有效对象只有一个。 12. Stirng str2 = "abc"; 13. 14. if(str1 == str2){ 15. System.out.println("str1 == str2"); 16. }else{ 17. System.out.println("str1 != str2"); 18. } 19. //打印结果是 str1 == str2 20.




为什么jvm可以这样处理String对象呢?就是因为String的非可变性。既然所引用的对象一旦创建就永不更改,那么多个引用共用一个对象时互不影响。


二、串接(Concatenation)。
java程序员应该都知道滥用String的串接操作符是会影响程序的性能的。性能问题从何而来呢?归根结底就是String类的非可变性。既然String对象都是非可变的,也就是对象一旦创建了就不能够改变其内在状态了,但是串接操作明显是要增长字符串的,也就是要改变String的内部状态,两者出现了矛盾。怎么办呢?要维护String的非可变性,只好在串接完成后新建一个String 对象来表示新产生的字符串了。也就是说,每一次执行串接操作都会导致新对象的产生,如果串接操作执行很频繁,就会导致大量对象的创建,性能问题也就随之而来了。
为了解决这个问题,jdk为String类提供了一个可变的配套类,StringBuffer。使用StringBuffer对象,由于该类是可变的,串接时仅仅时改变了内部数据结构,而不会创建新的对象,因此性能上有很大的提高。针对单线程,jdk 5.0还提供了StringBuilder类,在单线程环境下,由于不用考虑同步问题,使用该类使性能得到进一步的提高。

三、String的长度
我们可以使用串接操作符得到一个长度更长的字符串,那么,String对象最多能容纳多少字符呢?查看String的源代码我们可以得知类String中是使用域 count 来记录对象字符的数量,而count 的类型为 int,因此,我们可以推测最长的长度为 2^32,也就是4G。
不过,我们在编写源代码的时候,如果使用 Sting str = "aaaa";的形式定义一个字符串,那么双引号里面的ASCII字符最多只能有 65534 个。为什么呢?因为在class文件的规范中, CONSTANT_Utf8_info表中使用一个16位的无符号整数来记录字符串的长度的,最多能表示 65536个字节,而java class 文件是使用一种变体UTF-8格式来存放字符的,null值使用两个字节来表示,因此只剩下 65536- 2 = 65534个字节。也正是变体UTF-8的原因,如果字符串中含有中文等非ASCII字符,那么双引号中字符的数量会更少(一个中文字符占用三个字节)。如果超出这个数量,在编译的时候编译器会报错。



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