JDK源码分析之String、StringBuilder和StringBuffer

2019-11-26 09:58:39

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前言

本文主要介绍了关于JDK源码分析之String、StringBuilder和StringBuffer的相关内容，分享出来供大家参考学习，下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧

String类的申明

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

String类用了final修饰符，表示它不可以被继承，同时还实现了三个接口, 实现Serializable接口表示String类可被序列化；实现Comparable<T> 接口主要是提供一个compareTo 方法用于比较String字符串；还实现了CharSequence 接口，这个接口代表的是char值得一个可读序列（CharBuffer, Segment, String, StringBuffer, StringBuilder也都实现了CharSequence接口）

String主要字段、属性说明

/*字符数组value，存储String中实际字符 */private final char value[];/*字符串的哈希值 默认值0*/private int hash; /*字符串的哈希值 默认值0*//*一个比较器，用来排序String对象, compareToIgnoreCase方法中有使用 */public static final Comparator<String> CASE_INSENSITIVE_ORDER      = new CaseInsensitiveComparator();

String 部分方法分析

String类提供了系列的构造函数，其中有几个都已经不推荐使用了，如下图：

构造函数

以下是两个常用的构造函数的实现：

//String str = new String(“123”)public String(String original) {  this.value = original.value;  this.hash = original.hash;}//String str3 = new String(new char[] {'1','2','3'});public String(char value[]) {   //将字符数组值copy至value  this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);  }

boolean equals(Object anObject)

String 类重写了 equals 方法,将此字符串与指定的对象比较。当且仅当该参数不为 null，并且是与此对象表示相同字符序列的 String 对象时，结果才为 true。

public boolean equals(Object anObject) {  //直接将对象引用相比较，相同返回true  if (this == anObject) {   return true;  }  //比较当前对象与anObject的字符序列value  if (anObject instanceof String) {   String anotherString = (String)anObject;   int n = value.length;   if (n == anotherString.value.length) {    char v1[] = value;    char v2[] = anotherString.value;    int i = 0;    while (n-- != 0) {     if (v1[i] != v2[i])      return false;     i++;    }    return true;   }  }  return false; }

int compareTo(String anotherString)

逐位比较两个字符串的字符序列，如果某一位字符不相同，则返回该位的两个字符的Unicode 值的差，所有位都相同，则计算两个字符串长度之差，两个字符串相同则返回0

public int compareTo(String anotherString) {  int len1 = value.length;  int len2 = anotherString.value.length;  //取长度较小的字符串的长度  int lim = Math.min(len1, len2);  char v1[] = value;  char v2[] = anotherString.value;  int k = 0;  while (k < lim) {   //将两个字符串的字符序列value逐个比较，如果不等，则返回该位置两个字符的Unicode 之差   char c1 = v1[k];   char c2 = v2[k];   if (c1 != c2) {    return c1 - c2; //返回Unicode 之差   }   k++;  }  //长度较小的字符串所有位都比较完，则返回两个字符串长度之差  //如果两个字符串相同，那么长度之差为0，即相同字符串返回0  return len1 - len2; }

compareToIgnoreCase(String str)方法实现于此类似，比较时忽略字符的大小写，实现方式如下：

public int compare(String s1, String s2) {   int n1 = s1.length();   int n2 = s2.length();   int min = Math.min(n1, n2);   for (int i = 0; i < min; i++) {    char c1 = s1.charAt(i);    char c2 = s2.charAt(i);    if (c1 != c2) {     c1 = Character.toUpperCase(c1);     c2 = Character.toUpperCase(c2);     if (c1 != c2) {      c1 = Character.toLowerCase(c1);      c2 = Character.toLowerCase(c2);      if (c1 != c2) {       // No overflow because of numeric promotion       return c1 - c2;      }     }    }   }   return n1 - n2;  }

native String intern()

当调用 intern 方法时，如果池已经包含一个等于此 String 对象的字符串（用 equals(Object) 方法确定），则返回池中的字符串。否则，将此 String 对象添加到池中，并返回此 String 对象的引用。

所有字面值字符串和字符串赋值常量表达式都使用 intern 方法进行操作，例如：String str1 = "123";

String内存位置：常量池OR堆

String对象可以直接通过字面量创建，也可以通过构造函数创建，有什么区别呢？

1．通过字面量或者字面量字符串通过”+”拼接的方式创建的String对象存储在常量池中，实际创建时如果常量池中存在，则直接返回引用，如果不存在则创建该字符串对象

2．使用构造函数创建字符串对象，则直接在堆中创建一个String对象

3．调用intern方法，返回则会将该对象放入常量池（不存在则放入常量池，存在则返回引用）

下面举例说明String对象内存分配情况：

String str1 = new String("123");  String str2 = "123";  String str3 = "123";  String str4 = str1.intern();  System.out.println(str1==str2); // false str1在堆中创建对象，str2在常量池中创建对象  System.out.println(str2==str3); // true str2在常量池中创建对象,str3直接返回的str2创建的对象的引用 所以str2和str3指向常量池中同一个对象  System.out.println(str4==str3); // true str4返回常量池中值为"123"的对象，因此str4和str2、str3都相等

关于字符串拼接示例：

public class StringTest { public static final String X = "ABC"; // 常量X @Test public void Test() {  String str5 = new String("ABC");  String str6 = str5+"DEF"; //堆中创建  String str7 = "ABC"+"DEF"; //常量池  String str8 = X+"DEF";  //X为常量,值是固定的,因此X+"DEF"值已经定下来为ABCDEF，实际上编译后得代码相当于String str8 = "ABCDEF"  String str9 = "ABC";    String str10 = str9+"DEF"; //堆中    System.out.println(str6==str7); //false  System.out.println(str8==str7); //true  System.out.println(str10==str7); //false  System.out.println(X==str9); //true} }

反编译后的代码看一下便一目了然:

内存分配如下：

String、StringBuffer、StringBuilder

由于String类型内部维护的用于存储字符串的属性value[]字符数组是用final来修饰的：

/** The value is used for character storage. */private final char value[];

表明在赋值后可以再修改，因此我们认为String对象一经创建后不可变，在开发过程中如果碰到频繁的拼接字符串操作，如果使用String提供的contact或者直接使用”+”拼接字符串会频繁的生成新的字符串，这样使用显得低效。Java提供了另外两个类：StringBuffer和StringBuilder，用于解决这个问题：

看一下下面的代码：

String str1="123";   String str2="456";   String str3="789";      String str4 = "123" + "456" + "789"; //常量相加，编译器自动识别 String str4=“123456789”      String str5 = str1 + str2 + str3; //字符串变量拼接，推荐使用StringBuilder      StringBuilder sb = new StringBuilder();    sb.append(str1);   sb.append(str2);   sb.append(str3);

下面是StringBuilder类的实现，只截取了分析的部分代码：

public final class StringBuilder extends AbstractStringBuilder implements java.io.Serializable, CharSequence{ //拼接字符串 @Override public StringBuilder append(String str) { //调用父类AbstractStringBuilder.append super.append(str); return this; } }

abstract class AbstractStringBuilder implements Appendable, CharSequence { /**  * 存储字符串的字符数组，非final类型，区别于String类  */ char[] value; /**  * The count is the number of characters used.  */ int count; public AbstractStringBuilder append(String str) {  if (str == null)   return appendNull();  int len = str.length();   //检查是否需要扩容  ensureCapacityInternal(count + len);  //字符串str拷贝至value    str.getChars(0, len, value, count);  count += len;  return this;} private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) {  // overflow-conscious code  // minimumCapacity=count+str.length  //拼接上str后的容量 如果 大于value容量，则扩容  if (minimumCapacity - value.length > 0) {        //扩容，并将当前value值拷贝至扩容后的字符数组，返回新数组引用   value = Arrays.copyOf(value,     newCapacity(minimumCapacity));  } } //StringBuilder扩容 private int newCapacity(int minCapacity) {  // overflow-conscious code  // 计算扩容容量  // 默认扩容后的数组长度是按原数（value[]）组长度的2倍再加上2的规则来扩展,为什么加2？  int newCapacity = (value.length << 1) + 2;  if (newCapacity - minCapacity < 0) {   newCapacity = minCapacity;  }  return (newCapacity <= 0 || MAX_ARRAY_SIZE - newCapacity < 0)   ? hugeCapacity(minCapacity)   : newCapacity; }}

StringBuffer和StringBuilder用一样，内部维护的value[]字符数组都是可变的，区别只是StringBuffer是线程安全的，它对所有方法都做了同步，StringBuilder是线程非安全的，因此在多线程操作共享字符串变量的情况下字符串拼接处理首选用StringBuffer, 否则可以使用StringBuilder，毕竟线程同步也会带来一定的消耗。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对武林网的支持。

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