七、java中的字符串（String、StringBuilder、StringJoiner）
字符串
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七、字符串
1.String类
? String 类代表字符串，Java 程序中的所有字符串文字（例如“abc”）都被实现为此类的实例。Java 程序中所有的双引号字符串，都是 String 类的对象。
String 类在 java.lang 包下，所以使用的时候不需要导包！
1.1 特点
-
不可变性：String对象在创建后不可被修改。
这意味着一旦一个String对象被赋值，它的值就不能再被改变。 如果我们对一个String对象执行任何的修改操作，实际上是创建了一个全新的String对象来存储修改后的值。 这样的设计是为了提高性能和安全性，因为不可变的String对象可以在多线程环境下共享而不会出现意外的修改。 -
字符串字面量：Java提供了字符串字面量的方式来表示String对象。
字符串字面量是用双引号括起来的字符序列，例如："Hello"。 字符串字面量在编译时就会自动优化为String对象，可以直接使用，而不需要显式的调用构造函数。 此外，多个字符串字面量可以通过"+"运算符连接起来，形成一个新的String对象。 -
字符编码：String类使用UTF-16编码（Unicode字符集的一种）来表示字符串，每个字符占用16位。
我们可以通过`getBytes()`方法将字符串转换为指定的字符编码（如UTF-8） -
字符串池：为了提高性能和节省内存，Java使用了字符串池的概念。
字符串池是一个字符串缓存区域，存储着已经创建的字符串对象。 当我们创建新的字符串对象时，首先会检查字符串池中是否已存在相同内容的字符串。 如果存在，则返回池中的引用，而不会创建新的对象。 这样可以减少内存消耗和垃圾回收的开销，提高程序的性能。 -
运算符重载：String类重载了加号"+"运算符，可以用于连接多个字符串。
这个特性使得字符串拼接变得简洁和直观，例如："Hello" + "World"将会得到一个新的字符串"HelloWorld"。 -
性能优化：由于String对象的不可变性，它们在多线程环境下是安全的并且可以被共享。
这样可以避免许多并发问题，并提高程序的性能。 -
字符串拼接性能优化：在需要频繁拼接字符串的场景下，使用
StringBuilder类或StringBuffer类可以提升性能。`StringBuilder`和`StringBuffer`是可变的字符序列，可以在原地修改字符串，而不需要创建新的对象。 `StringBuilder`是线程不安全的，适用于单线程环境。 StringBuffer`是线程安全的，适用于多线程环境。
1.2 构造方法
- 常用的构造方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| public String() | 创建一个空白字符串对象，不含有任何内容 |
| public String(char[] chs) | 根据字符数组的内容，来创建字符串对象 |
| public String(byte[] bys) | 根据字节数组的内容，来创建字符串对象 |
| String s = “abc”; | 直接赋值的方式创建字符串对象，内容就是abc |
- 示例代码
public class StringDemo01 {
public static void main(String[] args) {
//public String()：创建一个空白字符串对象，不含有任何内容
String s1 = new String();
System.out.println("s1:" + s1);
//public String(char[] chs)：根据字符数组的内容，来创建字符串对象
char[] chs = {'a', 'b', 'c'};
String s2 = new String(chs);
System.out.println("s2:" + s2);
//public String(byte[] bys)：根据字节数组的内容，来创建字符串对象
byte[] bys = {97, 98, 99};
String s3 = new String(bys);
System.out.println("s3:" + s3);
//String s = “abc”; 直接赋值的方式创建字符串对象，内容就是abc
String s4 = "abc";
System.out.println("s4:" + s4);
}
}
1.3 成员方法
| 方法名称 | 描述 |
|---|---|
char charAt(int index) | 返回指定索引处的 char 值。 |
int compareTo(String anotherString) | 按字典顺序比较两个字符串。 |
int compareToIgnoreCase(String str) | 按字典顺序比较两个字符串，不考虑大小写。 |
boolean equals(Object anObject) | 将此字符串与指定的对象比较。 |
boolean equalsIgnoreCase(String anotherString) | 将此 String 与另一个 String 比较，不考虑大小写。 |
void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char[] dst, int dstBegin) | 将字符从此字符串复制到目标字符数组。 |
int length() | 返回此字符串的长度。 |
String replace(char oldChar, char newChar) | 返回一个新的字符串，它是通过用 newChar 替换此字符串中出现的所有 oldChar 得到的。 |
String substring(int beginIndex) | 返回一个新的字符串，它是此字符串的一个子字符串。 |
String substring(int beginIndex, int endIndex) | 返回一个新字符串，它是此字符串的一个子字符串。 |
String toString() | 返回此对象本身（它已经是一个字符串！）。 |
这些方法均属于String类中的实例方法，用于操作字符串。具体来说：
- `charAt(int index)`方法用于获取指定索引位置上的字符。
- `compareTo(String anotherString)`方法用于比较两个字符串，按字典顺序比较。
- `compareToIgnoreCase(String str)`方法与`compareTo`方法类似，但不考虑大小写。
- `equals(Object anObject)`方法用于判断当前字符串是否与指定的对象相等。
- `equalsIgnoreCase(String anotherString)`方法与`equals`方法类似，但不考虑大小写。
- `getChars(int srcBegin, int srcEnd, char[] dst, int dstBegin)`方法用于将当前字符串中指定范围的字符复制到目标字符数组中。
- `length()`方法用于获取当前字符串的长度。
- `replace(char oldChar, char newChar)`方法用于替换当前字符串中指定字符的值。
- `substring(int beginIndex)`方法用于获取当前字符串中子串，从指定索引位置开始到结尾。
- `substring(int beginIndex, int endIndex)`方法用于获取当前字符串中子串，从指定开始索引位置到指定结束索引位置的子串。
- `toString()`方法用于将当前对象转换为字符串，该方法的实现返回当前对象本身，因为`String`本身就是一个字符串。
1.4 创建对象方式的区别
-
通过构造方法创建
? 通过 new 创建的字符串对象，每一次 new 都会申请一个内存空间，虽然内容相同，但是地址值不同
-
直接赋值方式创建
? 以“ ”方式给出的字符串，只要字符串相同，JVM 都只会建立一个 String 对象，并在字符串池中维护
1.5 字符串的比较
1.5.1 ==号的作用
- 比较基本数据类型：比较的是具体的值
- 比较引用数据类型：比较的是对象地址值
1.5.2 equals方法
-
方法介绍
public boolean equals(String s) 比较两个字符串内容是否相同、区分大小写示例代码：
public class StringDemo02 { public static void main(String[] args) { //构造方法的方式得到对象 char[] chs = {'a', 'b', 'c'}; String s1 = new String(chs); String s2 = new String(chs); //直接赋值的方式得到对象 String s3 = "abc"; String s4 = "abc"; //比较字符串对象地址是否相同 System.out.println(s1 == s2);//false System.out.println(s1 == s3);//false System.out.println(s3 == s4);//true System.out.println("--------"); //比较字符串内容是否相同 System.out.println(s1.equals(s2));//true System.out.println(s1.equals(s3));//true System.out.println(s3.equals(s4));//true } }
2. StringBuilder
2.1 构造方法
- 空参构造
StringBuilder stringBuilder=new StringBuilder();
- 带参构造
StringBuilder stringBuilder=new StringBuilder("aaaa");
2.2 成员方法
-
append() :添加StringBuilder的内容
-
reverse() :反转StringBuilder的内容
-
length() :获取StringBuilder的长度
-
toString(): 转换成字符串
（因为StringBuilder是一个长度可变容器，需要将最后结果转换成字符串,字符串长度固定，不可变）
注意：StringBuilder打印的不是地址值而是属性值，因为其是java已经写好的类，在底层对其进行了一些处理
StringBuilder 可以看成是一个容器，创建之后里面的内容是可变的。
例如：
public class StringBuilderDemo3 {
public static void main(String[] args) {
//1.创建对象
StringBuilder sb = new StringBuilder("abc");
//2.添加元素
/*sb.append(1);
sb.append(2.3);
sb.append(true);*/
//反转
sb.reverse();
//获取长度
int len = sb.length();
System.out.println(len);
System.out.println(sb);
}
}
3. StringJoiner
3.1 构造方法
-
StringJoiner stringJoiner=new StringJoiner(“delimiter”);
delimiter:间隔符号 -
StringJoiner stringJoiner=new StringJoiner(“delimiter”,“prefix”,“suffix”); 、
delimiter:间隔符号;prefix:开始符号;suffix:结束符号;
3.2 成员方法
-
add() 添加StringJoiner的内容
-
length() 获取StringJoiner的长度
注意：长度为所有的字符的长度，包括间隔符号，开始符号，结束符号 -
toString() 转换成字符串
（因为StringJoiner是一个长度可变容器，需要将最后结果转换成字符串，串长度固定，不可变）
注意：StringJoiner打印的不是地址值而是属性值，因为其是java已经写好的类，在底层对其进行了一些处理
例如：
//1.创建一个对象，并指定中间的间隔符号
StringJoiner sj = new StringJoiner("---");
//2.添加元素
sj.add("aaa").add("bbb").add("ccc");
//3.打印结果
System.out.println(sj);//aaa---bbb---ccc
//1.创建对象
StringJoiner sj = new StringJoiner(", ","[","]");
//2.添加元素
sj.add("aaa").add("bbb").add("ccc");
int len = sj.length();
System.out.println(len);//15
//3.打印
System.out.println(sj);//[aaa, bbb, ccc]
String str = sj.toString();
System.out.println(str);//[aaa, bbb, ccc]
4. 字符串原理
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字符串存储的内存原理
- 直接赋值会复用字符串串池中的
- new出来的不会复用，而是开辟一个新的空间
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==号比较的到底是什么？
如果比较的是基本数据类型：比的是具体的数值是否相等。
如果比较的是引用数据类型：比的是地址值是否相等。
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字符串拼接的底层原理
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字符串拼接包含变量：
当字符串拼接包含变量时，使用
+运算符进行拼接，底层会使用StringBuilder类来执行拼接操作。StringBuilder类在拼接变量时，会将变量的值转换为字符串并追加到当前的StringBuilder对象中。例如：
String name = "Alice"; int age = 25; String message = "My name is " + name + " and I am " + age + " years old.";这段代码编译后的实际执行是：
StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("My name is "); sb.append(name); sb.append(" and I am "); sb.append(age); sb.append(" years old."); String message = sb.toString();可以看到，变量名和值都被转换为字符串，并追加到
StringBuilder对象中，然后通过toString()方法得到最终的拼接结果。 -
字符串拼接不包含变量：
当字符串拼接不包含变量时，使用
+运算符进行拼接，底层会直接进行字符串的连接操作。由于没有变量，编译器可以在编译时确定整个拼接结果。
例如：
String str1 = "Hello"; String str2 = "World"; String result = str1 + ", " + str2;这段代码编译后的实际执行是：
String result = "Hello, " + "World";可以看到，编译器直接将不同字符串字面量连接在一起，形成最终的拼接结果。
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StringBuilder提高效率原理
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可变性：
StringBuilder是可变的字符序列，可以在原地修改字符串内容。相比于String类的不可变性，使用StringBuilder可以避免频繁创建新的字符串对象。 -
内部缓冲区：
StringBuilder内部使用一个可扩展的字符数组作为缓冲区，用于存储字符串的内容。在进行字符串拼接时，StringBuilder会将新的字符追加到缓冲区中。 -
避免创建中间对象：当使用
+运算符或concat()方法进行字符串拼接时，每次拼接都会创建一个新的字符串对象。而StringBuilder则避免了这一点，在进行拼接操作时直接在缓冲区中修改字符串内容，避免了频繁创建新的字符串对象。需要注意的是，`StringBuilder`是非线程安全的。 如果在多线程环境下进行字符串操作，应该使用线程安全的`StringBuffer`类来替代`StringBuilder`。 `StringBuffer`的使用方式和`StringBuilder`类似，但具备线程安全的特性。
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