相信String這個類是Java中使用得最頻繁的類之一,並且又是各大公司面試喜歡問到的地方,今天就來和大家一起學習一下String、StringBuilder和StringBuffer這幾個類,分析它們的異同點以及瞭解各個類適用的場景。下麵是本文的目錄大綱: 一.你瞭解String類嗎? 二.深入理
相信String這個類是Java中使用得最頻繁的類之一,並且又是各大公司面試喜歡問到的地方,今天就來和大家一起學習一下String、StringBuilder和StringBuffer這幾個類,分析它們的異同點以及瞭解各個類適用的場景。下麵是本文的目錄大綱:
一.你瞭解String類嗎?
二.深入理解String、StringBuffer、StringBuilder
三.不同場景下三個類的性能測試
四.常見的關於String、StringBuffer的面試題(闢謠網上流傳的一些曲解String類的說法)
若有不正之處,請多多諒解和指正,不勝感激。
一.你瞭解String類嗎?
想要瞭解一個類,最好的辦法就是看這個類的實現源代碼,String類的實現在
\jdk1.6.0_14\src\java\lang\String.java 文件中。
打開這個類文件就會發現String類是被final修飾的:
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public
final
class
String
implements
java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence
{
/** The value is used for character storage. */
private
final
char
value[];
/** The offset is the first index of the storage that is used. */
private
final
int
offset;
/** The count is the number of characters in the String. */
private
final
int
count;
/** Cache the hash code for the string */
private
int
hash;
/** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
private
static
final
long
serialVersionUID = -6849794470754667710L;
......
}
從上面可以看出幾點:
1)String類是final類,也即意味著String類不能被繼承,並且它的成員方法都預設為final方法。在Java中,被final修飾的類是不允許被繼承的,並且該類中的成員方法都預設為final方法。在早期的JVM實現版本中,被final修飾的方法會被轉為內嵌調用以提升執行效率。而從Java SE5/6開始,就漸漸擯棄這種方式了。因此在現在的Java SE版本中,不需要考慮用final去提升方法調用效率。只有在確定不想讓該方法被覆蓋時,才將方法設置為final。
2)上面列舉出了String類中所有的成員屬性,從上面可以看出String類其實是通過char數組來保存字元串的。
下麵再繼續看String類的一些方法實現:
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public
String substring(
int
beginIndex,
int
endIndex) {
if
(beginIndex <
0
) {
throw
new
StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
}
if
(endIndex > count) {
throw
new
StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
}
if
(beginIndex > endIndex) {
throw
new
StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex);
}
return
((beginIndex ==
0
) && (endIndex == count)) ?
this
:
new
String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value);
}
public
String concat(String str) {
int
otherLen = str.length();
if
(otherLen ==
0
) {
return
this
;
}
char
buf[] =
new
char
[count + otherLen];
getChars(
0
, count, buf,
0
);
str.getChars(
0
, otherLen, buf, count);
return
new
String(
0
, count + otherLen, buf);
}
public
String replace(
char
oldChar,
char
newChar) {
if
(oldChar != newChar) {
int
len = count;
int
i = -
1
;
char
[] val = value;
while
(++i < len) {
if
(val[off + i] == oldChar) {
break
;
}
}
if
(i < len) {
char
buf[] =
new
char
[len];
for
(
int
j =
0
; j < i ; j++) {
buf[j] = val[off+j];
}
while
(i < len) {
char
c = val[off + i];
buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
i++;
}
return
new
String(
0
, len, buf);
}
}
return
this
;
從上面的三個方法可以看出,無論是sub操、concat還是replace操作都不是在原有的字元串上進行的,而是重新生成了一個新的字元串對象。也就是說進行這些操作後,最原始的字元串並沒有被改變。
在這裡要永遠記住一點:
“對String對象的任何改變都不影響到原對象,相關的任何change操作都會生成新的對象”。
在瞭解了於String類基礎的知識後,下麵來看一些在平常使用中容易忽略和混淆的地方。
二.深入理解String、StringBuffer、StringBuilder
1.String str=”hello world”和String str=new String(“hello world”)的區別
想必大家對上面2個語句都不陌生,在平時寫代碼的過程中也經常遇到,那麼它們到底有什麼區別和聯繫呢?下麵先看幾個例子:
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public
class
Main {
public
static
void
main(String[] args) {
String str1 =
"hello world"
;
String str2 =
new
String(
"hello world"
);
String str3 =
"hello world"
;
String str4 =
new
String(
"hello world"
);
System.out.println(str1==str2);
System.out.println(str1==str3);
System.out.println(str2==str4);
}
}
這段代碼的輸出結果為
為什麼會出現這樣的結果?下麵解釋一下原因:
在前面一篇講解關於JVM記憶體機制的一篇博文中提到 ,在class文件中有一部分 來存儲編譯期間生成的 字面常量以及符號引用,這部分叫做class文件常量池,在運行期間對應著方法區的運行時常量池。
因此在上述代碼中,String str1 = “hello world”;和String str3 = “hello world”; 都在編譯期間生成了 字面常量和符號引用,運行期間字面常量”hello world”被存儲在運行時常量池(當然只保存了一份)。通過這種方式來將String對象跟引用綁定的話,JVM執行引擎會先在運行時常量池查找是否存在相同的字面常量,如果存在,則直接將引用指向已經存在的字面常量;否則在運行時常量池開闢一個空間來存儲該字面常量,並將引用指向該字面常量。
總所周知,通過new關鍵字來生成對象是在堆區進行的,而在堆區進行對象生成的過程是不會去檢測該對象是否已經存在的。因此通過new來創建對象,創建出的一定是不同的對象,即使字元串的內容是相同的。
2.String、StringBuffer以及StringBuilder的區別
既然在Java中已經存在了String類,那為什麼還需要StringBuilder和StringBuffer類呢?
那麼看下麵這段代碼:
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public
class
Main {
public
static
void
main(String[] args) {
String string =
""
;
for
(
int
i=
0
;i<
10000
;i++){
string +=
"hello"
;
}
}
}
這句 string += “hello”;的過程相當於將原有的string變數指向的對象內容取出與”hello”作字元串相加操作再存進另一個新的String對象當中,再讓string變數指向新生成的對象。如果大家還有疑問可以反編譯其位元組碼文件便清楚了:
從這段反編譯出的位元組碼文件可以很清楚地看出:從第8行開始到第35行是整個迴圈的執行過程,並且每次迴圈會new出一個StringBuilder對象,然後進行append操作,最後通過toString方法返回String對象。也就是說這個迴圈執行完畢new出了10000個對象,試想一下,如果這些對象沒有被回收,會造成多大的記憶體資源浪費。從上面還可以看出:string+=”hello”的操作事實上會自動被JVM優化成:
StringBuilder str = new StringBuilder(string);
str.append(“hello”);
str.toString();
再看下麵這段代碼:
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public
class
Main {
public
static
void
main(String[] args) {
StringBuilder stringBuilder =
new
StringBuilder();
for
(
int
i=
0
;i<
10000
;i++){
stringBuilder.append(
"hello"
);
}
}
}
反編譯位元組碼文件得到:
從這裡可以明顯看出,這段代碼的for迴圈式從13行開始到27行結束,並且new操作只進行了一次,也就是說只生成了一個對象,append操作是在原有對象的基礎上進行的。因此在迴圈了10000次之後,這段代碼所占的資源要比上面小得多。
那麼有人會問既然有了StringBuilder類,為什麼還需要StringBuffer類?查看源代碼便一目瞭然,事實上,StringBuilder和StringBuffer類擁有的成員屬性以及成員方法基本相同,區別是StringBuffer類的成員方法前面多了一個關鍵字:synchronized,不用多說,這個關鍵字是在多線程訪問時起到安全保護作用的,也就是說StringBuffer是線程安全的。
下麵摘了2段代碼分別來自StringBuffer和StringBuilder,insert方法的具體實現:
StringBuilder的insert方法
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public
StringBuilder insert(
int
index,
char
str[],
int
offset,
int
len)
{
super
.insert(index, str, offset, len);
return
this
;
}
StringBuffer的insert方法:
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public
synchronized
StringBuffer insert(
int
index,
char
str[],
int
offset,
int
len)
{
super
.insert(index, str, offset, len);
return
this
;
}
三.不同場景下三個類的性能測試
從第二節我們已經看出了三個類的區別,這一小節我們來做個小測試,來測試一下三個類的性能區別:
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public
class
Main {
private
static
int
time =
50000
;
public
static
void
main(String[] args) {
testString();
testStringBuffer();
testStringBuilder();
test1String();
test2String();
}
public
static
void
testString () {
String s=
""
;
long
begin = System.currentTimeMillis();
for
(
int
i=
0
; i<time; i++){
s +=
"java"
;
}
long
over = System.currentTimeMillis();
System.out.println(
"操作"
+s.getClass().getName()+
"類型使用的時間為:"
+(over-begin)+
"毫秒"
);
}
public
static
void
testStringBuffer () {
StringBuffer sb =
new
StringBuffer();
long
begin = System.currentTimeMillis();
for
(
int
i=
0
; i<time; i++){
sb.append(
"java"
);
}
long
over = System.currentTimeMillis();
System.out.println(
"操作"
+sb.getClass().getName()+
"類型使用的時間為:"
+(over-begin)+
"毫秒"
);
}
public
static
void
testStringBuilder () {
StringBuilder sb =
new
StringBuilder();
long
begin = System.currentTimeMillis();
for
(
int
i=
0
; i<time; i++){
sb.append(
"java"
);
}
long
over = System.currentTimeMillis();
System.out.println(
"操作"
+sb.getClass().getName()+
"類型使用的時間為:"
+(over-begin)+
"毫秒"
);
}
public
static
void
test1String () {
long
begin = System.currentTimeMillis();
for
(
int
i=
0
; i<time; i++){
String s =
"I"
+
"love"
+
"java"
;
}
long
over = System.currentTimeMillis();
System.out.println(
"字元串直接相加操作:"
+(over-begin)+
"毫秒"
);
}
public
static
void
test2String () {
String s1 =
"I"
;
String s2 =
"love"
;
String s3 =
"java"
;
long
begin = System.currentTimeMillis();
for
(
int
i=
0
; i<time; i++){
String s = s1+s2+s3;
}
long
over = System.currentTimeMillis();
System.out.println(
"字元串間接相加操作:"
+(over-begin)+
"毫秒"
);
}
}
測試結果(win7,Eclipse ,JDK6 ):
上面提到string+=”hello”的操作事實上會自動被JVM優化,看下麵這段代碼:
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public
class
Main {
private
static
int
time =
50000
;
public
static
void
main(String[] args) {
testString();
testOptimalString();
}
public
static
void
testString () {
String s=
""
;
long
begin = System.currentTimeMillis();
for
(
int
i=
0
; i<time; i++){
s +=
"java"
;
}
long
over = System.currentTimeMillis();
System.out.println(
"操作"
+s.getClass().getName()+
"類型使用的時間為:"
+(over-begin)+
"毫秒"
);
}
public
static
void
testOptimalString () {
String s=
""
;
long
begin = System.currentTimeMillis();
for
(
int
i=
0
; i<time; i++){
StringBuilder sb =
new
StringBuilder(s);
sb.append(
"java"
);
s=sb.toString();
}
long
over = System.currentTimeMillis();
System.out.println(
"模擬JVM優化操作的時間為:"
+(over-begin)+
"毫秒"
);
}
}
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