Java字符串：构建和操作字符序列的动态工具

2024-01-09 22:23:14

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一、常用方法

String类是Java标准库中的一个核心类，用于表示字符串。字符串是一系列字符的集合。在Java中，String对象是不可变的，这意味着一旦创建了一个String对象，其内容就不能被更改。String类提供了许多实用方法，可以方便地操作和处理字符串。

查询文档：字符串官方文档

1、字符串构造

String类提供的构造方式非常多，常用的就以下三种：

public static void main(String[] args) {
    // 使用常量串构造
    String s1 = "hello";
    System.out.println(s1);
    // 直接newString对象
    String s2 = new String("hello");
    System.out.println(s1);
    // 使用字符数组进行构造
    char[] array = {'h','e','l','l','o'};
    String s3 = new String(array);
    System.out.println(s1);
}

String是引用类型，内部并不存储字符串本身，在String类的实现源码中，String类实例变量如下：

public static void main(String[] args) {
    // s1和s2引用的是不同对象 s1和s3引用的是同一对象
    String s1 = new String("hello");
    String s2 = new String("world");
    String s3 = s1;
    System.out.println(s1.length()); // 获取字符串长度---输出5
    System.out.println(s1.isEmpty()); // 如果字符串长度为0，返回true，否则返回false
}

在Java中“”引起来的也是String类型对象。

// 打印"hello"字符串(String对象)的长度
System.out.println("hello".length());

2、String对象的比较

Ⅰ、`==`比较是否引用同一个对象

注意：对于内置类型，==比较的是变量中的值；对于引用类型==比较的是引用中的地址。

public static void main(String[] args) {
    int a = 10;
    int b = 20;
    int c = 10;
    // 对于基本类型变量，==比较两个变量中存储的值是否相同
    System.out.println(a == b); // false
    System.out.println(a == c); // true
    // 对于引用类型变量，==比较两个引用变量引用的是否为同一个对象
    String s1 = new String("hello");
    String s2 = new String("hello");
    String s3 = new String("world");
    String s4 = s1;
    System.out.println(s1 == s2); // false
    System.out.println(s2 == s3); // false
    System.out.println(s1 == s4); // true
}

Ⅱ、按照字典序比较

字典序：字符大小的顺序

String类重写了父类Object中equals方法，Object中equals默认按照==比较，String重写equals方法后，按照如下规则进行比较，比如： s1.equals(s2)

public boolean equals(Object anObject) {
    // 1. 先检测this 和 anObject 是否为同一个对象比较，如果是返回true
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    // 2. 检测anObject是否为String类型的对象，如果是继续比较，否则返回false
    if (anObject instanceof String) {
        // 将anObject向下转型为String类型对象
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        // 3. this和anObject两个字符串的长度是否相同，是继续比较，否则返回false
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            // 4. 按照字典序，从前往后逐个字符进行比较
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("hello");
        String s2 = new String("hello");
        String s3 = new String("Hello");

        // s1、s2、s3 引用的是三个不同对象，因此 == 比较结果全部为 false
        System.out.println(s1 == s2); // false
        System.out.println(s1 == s3); // false

        // equals 比较：String 对象中的逐个字符
        // 虽然 s1 与 s2 引用的不是同一个对象，但是两个对象中放置的内容相同，因此输出 true
        // s1 与 s3 引用的不是同一个对象，而且两个对象中内容也不同，因此输出 false
        System.out.println(s1.equals(s2)); // true
        System.out.println(s1.equals(s3)); // false
    }
}

3、转换

Ⅰ、数值和字符串的转换

public static void main(String[] args) {
    // 数字转字符串
    String s1 = String.valueOf(1234);
    String s2 = String.valueOf(12.34);
    String s3 = String.valueOf(true);
    String s4 = String.valueOf(new Student("Hanmeimei", 18));
    System.out.println(s1);
    System.out.println(s2);
    2. 大小写转换
    3. 字符串转数组
    4. 格式化
    2.5 字符串替换
    使用一个指定的新的字符串替换掉已有的字符串数据，可用的方法如下：
    System.out.println(s3);
    System.out.println(s4);
    System.out.println("=================================");
    // 字符串转数字
    // 注意：Integer、Double等是Java中的包装类型，这个后面会讲到
    int data1 = Integer.parseInt("1234");
    double data2 = Double.parseDouble("12.34");
    System.out.println(data1);
    System.out.println(data2);
}

Ⅱ、大小写转换

public static void main(String[] args) {
    String s1 = "hello";
    String s2 = "HELLO";
    // 小写转大写
    System.out.println(s1.toUpperCase());
    // 大写转小写
    System.out.println(s2.toLowerCase());
}

Ⅲ、字符串转数组

public static void main(String[] args) {
    String s = "hello";
    // 字符串转数组
    char[] ch = s.toCharArray();
    for (int i = 0; i < ch.length; i++) {
    	System.out.print(ch[i]);
    }
    System.out.println();
    // 数组转字符串
    String s2 = new String(ch);
    System.out.println(s2);
}

Ⅳ、格式化

public static void main(String[] args) {
    String s = String.format("%d-%d-%d", 2019, 9,14);
    System.out.println(s);
}

4、字符串替换

使用一个指定的新的字符串替换掉已有的字符串数据，可用的方法如下：

方法	功能
`String replaceAll(String regex, String replacement)`	替换所有的指定内容
`String replaceFirst(String regex, String replacement)`	替换首个内容

String str = "helloworld" ;
System.out.println(str.replaceAll("l", "_"));
System.out.println(str.replaceFirst("l", "_"));

注意事项: 由于字符串是不可变对象, 替换不修改当前字符串, 而是产生一个新的字符串

5、字符串拆分

可以将一个完整的字符串按照指定的分隔符划分为若干个子字符串。

方法	功能
`String[] split(String regex)`	将字符串全部拆分
`String[] split(String regex, int limit)`	将字符串以指定的格式，拆分为limit组

//实现字符串的拆分处理
String str = "hello world " ;
String[] result = str.split(" ") ; // 按照空格拆分
for(String s: result) {
	System.out.println(s);
}

//实现字符串部分拆分
String str = "hello world " ;
String[] result = str.split(" ",2) ;
for(String s: result) {
	System.out.println(s);
}

拆分是特别常用的操作，另外有些特殊字符作为分割符可能无法正确切分, 需要加上转义。

//拆分ip地址
String str = "192.168.1.1" ;
String[] result = str.split("\\.") ;
for(String s: result) {
System.out.println(s);
}

【注意事项】

字符"|“,”*“,”+"都得加上转义字符，前面加上 “\”
而如果是 “” ，那么就得写成 “\\”
如果一个字符串中有多个分隔符，可以用"|"作为连字符

//多次拆分
String str = "name=zhangsan&age=18" ;
String[] result = str.split("&") ;
for (int i = 0; i < result.length; i++) {
    String[] temp = result[i].split("=") ;
    System.out.println(temp[0]+" = "+temp[1]);
}

6、字符串截取

从一个完整的字符串之中截取出部分内容。可用方法如下：

方法	功能
`String substring(int beginIndex)`	从指定索引截取到结尾
`String substring(int beginIndex, int endIndex)`	截取部分内容

// 观察字符串截取
String str = "helloworld" ;
System.out.println(str.substring(5));
System.out.println(str.substring(0, 5));

【注意事项】

索引从0开始
注意前闭后开区间的写法, substring(0, 5) 表示包含 0 号下标的字符, 不包含 5 号下标

7、其他方法

方法	功能
String trim()	去掉字符串中的左右空格,保留中间空格
String toUpperCase()	字符串转大写
String toLowerCase()	字符串转小写

// 观察trim()方法的使用
String str = " hello world " ;
System.out.println("["+str+"]");
System.out.println("["+str.trim()+"]");

trim 会去掉字符串开头和结尾的空白字符(空格, 换行, 制表符等)

// 大小写转换
String str = " hello%$$%@#$%world 哈哈哈 " ;
System.out.println(str.toUpperCase());
System.out.println(str.toLowerCase());
//这两个函数，只转换字母

8、字符串的不可变性

String是一种不可变对象. 字符串中的内容是不可改变。字符串不可被修改，是因为：

String类在设计时就是不可改变的，String类实现描述中已经说明了

String类被final修饰，表明该类不能被继承。value被修饰被final修饰，表明value自身的值不能改变，即不能引用其它字符数组，但是其引用空间中

的内容可以修改。

所有涉及到可能修改字符串内容的操作都是创建一个新对象，改变的是新对象

比如 replace 方法：

【问题】字符串不可变是因为其内部保存字符的数组被final修饰了，因此不能改变。这样的说法对吗？

这种说法是错误的，不是因为String类自身，或者其内部value被final修饰而不能被修改。final修饰类表明该类不想被继承，final修饰引用类型表明该引用变量不能引用其他对象，但是其引用对象中的内容是可以修改的。

public static void main(String[] args) {
    final int array[] = {1,2,3,4,5};
    array[0] = 100;
    System.out.println(Arrays.toString(array));
    // array = new int[]{4,5,6}; // 编译报错：Error:(19, 9) java: 无法为最终变量array分配值
}

【问题】为什么String要设计成不可变的？（不可变对象的好处是什么？）

方便实现字符串对象池. 如果 String 可变, 那么对象池就需要考虑写时拷贝的问题了

不可变对象是线程安全的

不可变对象更方便缓存 hash code, 作为 key 时可以更高效的保存到 HashMap 中

9、字符串修改

注意：尽量避免直接对String类型对象进行修改，因为String类是不能修改的，所有的修改都会创建新对象，效率非常低下。

public static void main(String[] args) {
    String s = "hello";
    s += " world";
    System.out.println(s); // 输出：hello world
}

但是这种方式不推荐使用，因为其效率非常低，中间创建了好多临时对象。

public static void main(String[] args) {
    long start = System.currentTimeMillis();
    String s = "";
    for(int i = 0; i < 10000; ++i){
    	s += i;
    }
    long end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println(end - start);
    start = System.currentTimeMillis();
    StringBuffer sbf = new StringBuffer("");
    for(int i = 0; i < 10000; ++i){
    	sbf.append(i);
    }
    end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println(end - start);
    start = System.currentTimeMillis();
    StringBuilder sbd = new StringBuilder();
    for(int i = 0; i < 10000; ++i){
    	sbd.append(i);
    }
    end = System.currentTimeMillis();
    System.out.println(end - start);
}

可以看待在对String类进行修改时，效率是非常慢的，因此：尽量避免对String的直接需要，如果要修改建议尽量使用StringBuffer或者StringBuilder。

二、StringBuilder和StringBuffer

1、用法

由于String的不可更改特性，为了方便字符串的修改，Java中又提供StringBuilder和StringBuffer类。

参考文档：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/

方法	说明
`append(String str)`	在尾部追加，相当于String的+=，可以追加多种数据类型
`charAt(int index)`	获取index位置的字符
`length()`	获取字符串的长度
`capacity()`	获取底层保存字符串空间总的大小
`ensureCapacity(int minimumCapacity)`	确保容量至少等于指定的最小值
`setCharAt(int index, char ch)`	将index位置的字符设置为ch
`indexOf(String str)`	返回str第一次出现的位置
`indexOf(String str, int fromIndex)`	从fromIndex位置开始查找str第一次出现的位置
`lastIndexOf(String str)`	返回最后一次出现str的位置
`lastIndexOf(String str, int fromIndex)`	从fromIndex位置开始找str最后一次出现的位置
`insert(int offset, String str)`	在offset位置插入多种数据类型
`deleteCharAt(int index)`	删除index位置字符
`delete(int start, int end)`	删除[start, end)区间内的字符
`replace(int start, int end, String str)`	将[start, end)位置的字符替换为str
`substring(int start)`	从start开始一直到末尾的字符以String的方式返回
`substring(int start, int end)`	将[start, end)范围内的字符以String的方式返回
`reverse()`	反转字符串
`toString()`	将所有字符按照String的方式返回

public static void main(String[] args) {
    StringBuilder sb1 = new StringBuilder("hello");
    StringBuilder sb2 = sb1;
    // 追加：即尾插-->字符、字符串、整形数字
    sb1.append(' '); // hello
    sb1.append("world"); // hello world
    sb1.append(123); // hello world123
    System.out.println(sb1); // hello world123
    System.out.println(sb1 == sb2); // true
    System.out.println(sb1.charAt(0)); // 获取0号位上的字符 h
    System.out.println(sb1.length()); // 获取字符串的有效长度14
    System.out.println(sb1.capacity()); // 获取底层数组的总大小
    sb1.setCharAt(0, 'H'); // 设置任意位置的字符 Hello world123
    sb1.insert(0, "Hello world!!!"); // Hello world!!!Hello world123
    System.out.println(sb1);
    System.out.println(sb1.indexOf("Hello")); // 获取Hello第一次出现的位置
    System.out.println(sb1.lastIndexOf("hello")); // 获取hello最后一次出现的位置
    sb1.deleteCharAt(0); // 删除首字符
    sb1.delete(0,5); // 删除[0, 5)范围内的字符
    String str = sb1.substring(0, 5); // 截取[0, 5)区间中的字符以String的方式返回
    System.out.println(str);
    sb1.reverse(); // 字符串逆转
    str = sb1.toString(); // 将StringBuffer以String的方式返回
    System.out.println(str);
}

从上述例子可以看出：String和StringBuilder最大的区别在于String的内容无法修改，而StringBuilder的内容可以修改。

频繁修改字符串的情况考虑使用StringBuilder。

注意：String和StringBuilder类不能直接转换。如果要想互相转换，可以采用如下原则：

String变为StringBuilder: 利用StringBuilder的构造方法或append()方法
StringBuilder变为String: 调用toString()方法。

2、问题

【问题1】String、StringBuffer、StringBuilder的区别？

String的内容不可修改，StringBuffer与StringBuilder的内容可以修改
StringBuffer与StringBuilder大部分功能是相似的
StringBuffer采用同步处理，属于线程安全操作；而StringBuilder未采用同步处理，属于线程不安全操作

【问题2】以下总共创建了多少个String对象【前提不考虑常量池之前是否存在】

String str = new String("ab"); 
String str = new String("a") + new String("b");

String str = new String("ab");

这行代码会创建两个 String 对象：
一个是字符串字面量 “ab”，这个字符串会被存储在字符串常量池中。
另一个是使用 new String("ab") 创建的 String 对象。

String str = new String("a") + new String("b");

这行代码会创建五个 String 对象：一个是字符串字面量 “a”，这个字符串会被存储在字符串常量池中。
一个是使用 new String("a") 创建的 String 对象。
一个是字符串字面量 “b”，这个字符串会被存储在字符串常量池中。
一个是使用 new String("b") 创建的 String 对象。
最后一个是由 new String("a") 和 new String("b")连接起来的新的 String 对象。

文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_61084441/article/details/135422081
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