String 的特点是什么？它有哪些重要的方法？

几乎所有的?Java 面试都是以?String?开始的，如果第一个问题没有回答好，则会给面试官留下非常不好的第一印象，而糟糕的第一印象则会直接影响到自己的面试结果，就好像刚破壳的小鹅一样，会把第一眼看到的动物当成自己的母亲，即使它第一眼看到的是一只小狗或小猫，也会默认跟随其后，心理学把这种现象叫做印刻效应。印刻效应不仅存在于低等动物之中，同样也适用于人类，所以对于?String?的知识，我们必须深入的掌握才能为自己赢得更多的筹码。

典型回答

以主流的?JDK?版本 1.8?来说，String?内部实际存储结构为?char?数组，源码如下：

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    // 用于存储字符串的值
    private final char value[];
    // 缓存字符串的 hash code
    private int hash; // Default to 0
    // ......其他内容
}

String?源码中包含下面几个重要的方法。

1. 多构造方法

String?字符串有以下 4 个重要的构造方法：

// String 为参数的构造方法
public String(String original) {
    this.value = original.value;
    this.hash = original.hash;
}
// char[] 为参数构造方法
public String(char value[]) {
    this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}
// StringBuffer 为参数的构造方法
public String(StringBuffer buffer) {
    synchronized(buffer) {
        this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length());
    }
}
// StringBuilder 为参数的构造方法
public String(StringBuilder builder) {
    this.value = Arrays.copyOf(builder.getValue(), builder.length());
}

其中，比较容易被我们忽略的是以?StringBuffer 和 StringBuilder 为参数的构造函数，因为这三种数据类型，我们通常都是单独使用的，所以这个小细节我们需要特别留意一下。

2. equals() 比较两个字符串是否相等

源码如下：

public boolean equals(Object anObject) {
    // 对象引用相同直接返回 true
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    // 判断需要对比的值是否为 String 类型，如果不是则直接返回 false
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            // 把两个字符串都转换为 char 数组对比
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            // 循环比对两个字符串的每一个字符
            while (n-- != 0) {
                // 如果其中有一个字符不相等就 true false，否则继续对比
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

String?类型重写了?Object?中的?equals()?方法，equals()?方法需要传递一个?Object?类型的参数值，在比较时会先通过 instanceof?判断是否为?String?类型，如果不是则会直接返回?false，instanceof?的使用如下：

Object?oString?=?"123";
Object?oInt?=?123;
System.out.println(oString?instanceof?String);?//?返回?true
System.out.println(oInt?instanceof?String);?//?返回?false

当判断参数为 String?类型之后，会循环对比两个字符串中的每一个字符，当所有字符都相等时返回?true，否则则返回 false。

还有一个和?equals()?比较类似的方法 equalsIgnoreCase()，它是用于忽略字符串的大小写之后进行字符串对比。

3. compareTo() 比较两个字符串

compareTo()?方法用于比较两个字符串，返回的结果为?int?类型的值，源码如下：

public?int?compareTo(String?anotherString)?{
????int?len1?=?value.length;
????int?len2?=?anotherString.value.length;
????//?获取到两个字符串长度最短的那个?int?值
????int?lim?=?Math.min(len1,?len2);
????char?v1[]?=?value;
????char?v2[]?=?anotherString.value;
????int?k?=?0;
????//?对比每一个字符
????while?(k?<?lim)?{
????????char?c1?=?v1[k];
????????char?c2?=?v2[k];
????????if?(c1?!=?c2)?{
????????????//?有字符不相等就返回差值
????????????return?c1?-?c2;
????????}
????????k++;
????}
????return?len1?-?len2;
}

从源码中可以看出，compareTo()?方法会循环对比所有的字符，当两个字符串中有任意一个字符不相同时，则 return?char1-char2。比如，两个字符串分别存储的是 1?和 2，返回的值是 -1；如果存储的是 1?和 1，则返回的值是 0 ，如果存储的是 2?和 1，则返回的值是 1。

还有一个和?compareTo()?比较类似的方法 compareToIgnoreCase()，用于忽略大小写后比较两个字符串。

可以看出?compareTo()?方法和?equals()?方法都是用于比较两个字符串的，但它们有两点不同：

• equals()?可以接收一个 Object?类型的参数，而 compareTo()?只能接收一个?String?类型的参数；
• equals()?返回值为?Boolean，而?compareTo()?的返回值则为?int。

它们都可以用于两个字符串的比较，当?equals()?方法返回?true?时，或者是?compareTo()?方法返回 0?时，则表示两个字符串完全相同。

4.?其他重要方法

• indexOf()：查询字符串首次出现的下标位置
• lastIndexOf()：查询字符串最后出现的下标位置
• contains()：查询字符串中是否包含另一个字符串
• toLowerCase()：把字符串全部转换成小写
• toUpperCase()：把字符串全部转换成大写
• length()：查询字符串的长度
• trim()：去掉字符串首尾空格
• replace()：替换字符串中的某些字符
• split()：把字符串分割并返回字符串数组
• join()：把字符串数组转为字符串

问题分析

String?源码属于所有源码中最基础、最简单的一个，对?String?源码的理解也反应了你的?Java?基础功底。

String?问题如果再延伸一下，会问到一些更多的知识细节，这也是大厂一贯使用的面试策略，从一个知识点入手然后扩充更多的知识细节，对于 String 也不例外，通常还会关联的询问以下问题：

• 为什么?String?类型要用?final?修饰？
• == 和 equals?的区别是什么？
• String 和?StringBuilder、StringBuffer?有什么区别？
• String?的 intern()?方法有什么含义？
• String?类型在?JVM（Java?虚拟机）中是如何存储的？编译器对?String?做了哪些优化？

接下来我们一起来看这些问题的答案。

知识扩展

1.?== 和?equals?的区别

==?对于基本数据类型来说，是用于比较 “值”是否相等的；而对于引用类型来说，是用于比较引用地址是否相同的。

查看源码我们可以知道 Object 中也有?equals()? 方法，源码如下：

public boolean equals(Object obj) {
    return (this == obj);
}

可以看出，Object?中的?equals()?方法其实就是 ==，而?String?重写了 equals() 方法把它修改成比较两个字符串的值是否相等。

源码如下：

public boolean equals(Object anObject) {
    // 对象引用相同直接返回 true
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    // 判断需要对比的值是否为 String 类型，如果不是则直接返回 false
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            // 把两个字符串都转换为 char 数组对比
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            // 循环比对两个字符串的每一个字符
            while (n-- != 0) {
                // 如果其中有一个字符不相等就 true false，否则继续对比
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

2.?final?修饰的好处

从?String?类的源码我们可以看出?String?是被?final?修饰的不可继承类，源码如下：

public?final?class?String?
	implements?java.io.Serializable,?Comparable<String>,?CharSequence?{?//......?}

那这样设计有什么好处呢？

Java 语言之父 James Gosling 的回答是，他会更倾向于使用 final，因为它能够缓存结果，当你在传参时不需要考虑谁会修改它的值；如果是可变类的话，则有可能需要重新拷贝出来一个新值进行传参，这样在性能上就会有一定的损失。

James Gosling 还说迫使 String 类设计成不可变的另一个原因是安全，当你在调用其他方法时，比如调用一些系统级操作指令之前，可能会有一系列校验，如果是可变类的话，可能在你校验过后，它的内部的值又被改变了，这样有可能会引起严重的系统崩溃问题，这是迫使 String 类设计成不可变类的一个重要原因。

总结来说，使用?final?修饰的第一个好处是安全；第二个好处是高效，以?JVM?中的字符串常量池来举例，如下两个变量：

String?s1?=?"java";
String?s2?=?"java";

只有字符串是不可变时，我们才能实现字符串常量池，字符串常量池可以为我们缓存字符串，提高程序的运行效率，如下图所示：

试想一下如果?String?是可变的，那当?s1?的值修改之后，s2?的值也跟着改变了，这样就和我们预期的结果不相符了，因此也就没有办法实现字符串常量池的功能了。

3.?String 和?StringBuilder、StringBuffer?的区别

因为?String?类型是不可变的，所以在字符串拼接的时候如果使用?String?的话性能会很低，因此我们就需要使用另一个数据类型?StringBuffer，它提供了?append 和 insert 方法可用于字符串的拼接，它使用 synchronized 来保证线程安全，如下源码所示：

@Override
public synchronized StringBuffer append(Object obj) {
    toStringCache = null;
    super.append(String.valueOf(obj));
    return this;
}
@Override
public synchronized StringBuffer append(String str) {
    toStringCache = null;
    super.append(str);
    return this;
}

因为它使用了 synchronized 来保证线程安全，所以性能不是很高，于是在 JDK 1.5?就有了?StringBuilder，它同样提供了?append?和?insert?的拼接方法，但它没有使用 synchronized 来修饰，因此在性能上要优于 StringBuffer，所以在非并发操作的环境下可使用 StringBuilder 来进行字符串拼接。

4.?String?和?JVM

String 常见的创建方式有两种，new String() 的方式和直接赋值的方式，直接赋值的方式会先去字符串常量池中查找是否已经有此值，如果有则把引用地址直接指向此值，否则会先在常量池中创建，然后再把引用指向此值；而 new String() 的方式一定会先在堆上创建一个字符串对象，然后再去常量池中查询此字符串的值是否已经存在，如果不存在会先在常量池中创建此字符串，然后把引用的值指向此字符串，如下代码所示：

String s1 = new String("Java");
String s2 = s1.intern();
String s3 = "Java";
System.out.println(s1 == s2); // false
System.out.println(s2 == s3); // true

它们在 JVM 存储的位置，如下图所示：

小贴士：JDK 1.7?之后把永生代换成的元空间，把字符串常量池从方法区移到了?Java?堆上。

除此之外编译器还会对?String?字符串做一些优化，例如以下代码：

String?s1?=?"Ja"?+?"va";
String?s2?=?"Java";
System.out.println(s1?==?s2);

虽然?s1?拼接了多个字符串，但对比的结果却是?true，我们使用反编译工具，看到的结果如下：

Compiled?from?"StringExample.java"
public?class?com.lagou.interview.StringExample?{
??public?com.lagou.interview.StringExample();
????Code:
???????0:?aload_0
???????1:?invokespecial?#1??????????????????//?Method?java/lang/Object."<init>":()V
???????4:?return
????LineNumberTable:
??????line?3:?0

??public?static?void?main(java.lang.String[]);
????Code:
???????0:?ldc???????????#2??????????????????//?String?Java
???????2:?astore_1
???????3:?ldc???????????#2??????????????????//?String?Java
???????5:?astore_2
???????6:?getstatic?????#3??????????????????//?Field?java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
???????9:?aload_1
??????10:?aload_2
??????11:?if_acmpne?????18
??????14:?iconst_1
??????15:?goto??????????19
??????18:?iconst_0
??????19:?invokevirtual?#4??????????????????//?Method?java/io/PrintStream.println:(Z)V
??????22:?return
????LineNumberTable:
??????line?5:?0
??????line?6:?3
??????line?7:?6
??????line?8:?22
}

从编译代码 #2?可以看出，代码 “Ja”+“va”?被直接编译成了 “Java”?，因此 s1==s2 的结果才是 true，这就是编译器对字符串优化的结果。

总结

我们从?String?的源码入手，重点讲了?String?的构造方法、equals() 方法和?compareTo()?方法，其中?equals()?重写了?Object?的 equals()?方法，把引用对比改成了字符串值对比，也介绍了?final?修饰?String?的好处，可以提高效率和增强安全性，同时我们还介绍了?String?和 JVM 的一些执行细节。
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