[探讨java深入的不变模式] java中String类的用法

        不变模式(Immutable Pattern)顾名思义，它的状态在它的生命周期内是永恒、不会改变的。对于其中的不变类(Immutable Class)，它的实例可以在运行期间保持状态永远不会被改变，所以不需要采取共享互斥机制来保护,如果运用得当可以节省大量的时间成本。请注意上面这段话,不变模式其中的不变类,说明不变类只是不变模式中一个组成部分，不变类和与之相辅的可变类，以及它们之间的关系才共同构成不变模式!所以在涉及不变模式的时候一定要研究一个类是不变的还是可变的(Mutable)。

一.不变模式

        一个字符串对象创建后它的值不能改变。

package com.bijian.study.string;

public class StringTest {

	public static void main(String[] args) {
		String str1="hello";//创建一个对象hello，不会变
		System.out.println(str1);
		str1+=" world!";//两个字符串对象粘粘，系统其实创建了一个新的对象，把str1的指向改了，指向新的对象；hello就变成了垃圾
		System.out.println(str1);
		//如果一直如上创建会影响系统的效率；要频繁的改变字符串对象的值就用StringBuffer来描述
		StringBuffer sb=new StringBuffer("[");
		sb.append("hehe");
		sb.append("]");//append();不会制造垃圾，真正在改sb的值
		System.out.println(sb);
	}
}

二.对象池

        首先要明白，Object obj = new Object();obj是对象的引用，它位于栈中， new Object() 才是对象，它位于堆中。可以这样理解obj是拴在氢气球上的绳子，new Object() 是氢气球，我们通过对象的引用访问对象，就像我们那着绳子氢气球才不会跑掉。

        创建一个Stirng对象，主要就有以下两种方式：

String str1 = new String("abc");     
Stirng str2 = "abc";   

        虽然两个语句都是返回一个String对象的引用，但是jvm对两者的处理方式是不一样的。对于第一种，jvm会马上在heap中创建一个String对象，然后将该对象的引用返回给用户。对于第二种，jvm首先会在内部维护的strings pool中通过String的 equels 方法查找是对象池中是否存放有该String对象，如果有，则返回已有的String对象给用户，而不会在heap中重新创建一个新的String对象；如果对象池中没有该String对象，jvm则在heap中创建新的String对象，将其引用返回给用户，同时将该引用添加至strings pool中。注意：使用第一种方法创建对象时，jvm是不会主动把该对象放到strings pool里面的，除非程序调用 String的intern方法。看下面的例子：

package com.bijian.study.string;

public class StringTest {

	public static void main(String[] args) {
		String str1 = new String("abc"); // jvm 在堆上创建一个String对象
		// jvm 在strings pool中找不到值为"abc"的字符串，因此
		// 在堆上创建一个String对象，并将该对象的引用加入至strings pool中
		// 此时堆上有两个String对象
		String str2 = "abc"; // 并没有创建对象，因为对象池里已经有"abc" 了
		if (str1 == str2) {
			System.out.println("str1 == str2");
		} else {
			System.out.println("str1 != str2");
		}
		// 打印结果是 str1 != str2,因为它们是堆上两个不同的对象

		String str3 = "abc";
		// 此时，jvm发现strings pool中已有"abc"对象了，因为"abc"equels"abc"
		// 因此直接返回str2指向的对象给str3，也就是说str2和str3是指向同一个对象的引用
		if (str2 == str3) {
			System.out.println("str2 == str3");
		} else {
			System.out.println("str2 != str3");
		}
	}
}

三.String/StringBuffer/StringBuilder 
        String类是字符串常量，是不可更改的常量。

        而StringBuffer是字符串变量，它的对象是可以扩充和修改的。

package com.bijian.study.string;

public class StringTest {

	public static void main(String[] args) {
		StringBuffer sb = new StringBuffer("[");// 创建StringBuffer对象
		sb.append("hehe");// 把hehe加入字符串，变成 "[hehe"
		sb.append("]");// append();不会制造垃圾，真正在改sb的值
		System.out.println(sb);
		String str = sb.toString();// 把"[hehe]"，赋值给一个字符串对象str
	}
}

        StringBuilder，一个可变的字符序列。此类提供一个与StringBuffer 兼容的API，但不保证同步。该类被设计用作StringBuffer的一个简易替换，用在字符串缓冲区被单个线程使用的时候（这种情况很普遍）。如果可能，建议优先采用该类，因为在大多数实现中，它比StringBuffer 要快。

package com.bijian.study.string;

public class StringTest {

	public static void main(String[] args) {
		StringBuilder sb=new StringBuilder("[");//创建StringBuilder对象
		sb.append("hehe");//把hehe加入字符串，变成 "[hehe"
		sb.append("]");//append();不会制造垃圾，真正在改sb的值；
		System.out.println(sb);
		String str = sb.toString();//把"[hehe]"，赋值给一个字符串对象str
	}
}

四.String类中常用的方法
        String 类包括的方法可用于检查序列的单个字符、比较字符串、搜索字符串、提取子字符串、创建字符串副本并将所有字符全部转换为大写或小写。不用去记，用到的时候查API，用的多了自然就熟悉了。

java.lang.String

char charAt (int index)	返回index所指定的字符
String concat(String str)	将两字符串连接
boolean endsWith(String str)	测试字符串是否以str结尾
boolean equals(Object obj)	比较两对象
char[] getBytes	将字符串转换成字符数组返回
char[] getBytes(String str)	将指定的字符串转成制服数组返回
boolean startsWith(String str)	测试字符串是否以str开始
int length()	返回字符串的长度
String replace(char old ,char new)	将old用new替代
char[] toCharArray	将字符串转换成字符数组
String toLowerCase()	将字符串内的字符改写成小写
String toUpperCase()	将字符串内的字符改写成大写
String valueOf(Boolean b)	将布尔方法b的内容用字符串表示
String valueOf(char ch)	将字符ch的内容用字符串表示
String valueOf(int index)	将数字index的内容用字符串表示
String valueOf(long l)	将长整数字l的内容用字符串表示
String substring(int1,int2)	取出字符串内第int1位置到int2的字符串

        几个不太常用的方法实例：

package com.bijian.study.string;

import java.math.BigDecimal;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;


public class StringTest {

	public static void main(String[] args) {
		
		// 判断字符串首或尾
		String contentStr = "test String again. test ";
		System.out.println(contentStr);
		System.out.println("contentStr.startsWith(\"test\")\t" + contentStr.startsWith("test"));
		System.out.println("contentStr.endsWith(\"test\")\t" + contentStr.endsWith("test"));
		// 忽略大小写的字符串比较方法
		System.out.println("contentStr.compareToIgnoreCase(contentStr.toUpperCase()))\t" + contentStr.compareToIgnoreCase(contentStr.toUpperCase()));
		
		// 不区分大小写的字符串比较
		Comparator<String> cmprStr = String.CASE_INSENSITIVE_ORDER;
		List<String> lstStr = new LinkedList<String>();
		// 准备数据
		lstStr.add("test");
		lstStr.add("Test");
		lstStr.add("tEst");
		lstStr.add("rest");
		lstStr.add("sest");
		// 不区分大小写的排序。
		Collections.sort(lstStr, cmprStr);
		System.out.println(lstStr);
		// 区分大小写的排序。
		Collections.sort(lstStr);
		System.out.println(lstStr);
		
		System.out.println("\ntest String.valueOf()");
		// 用 valueOf处理 null对象的字符串转换
		try {
			String ss = null;
			System.out.println(ss);//输出null
			System.out.println(String.valueOf(ss));//输出null
			System.out.println(String.valueOf(null)); //抛空指针异常，这个有点特殊
		} catch (RuntimeException e1) {
			e1.printStackTrace();
		}

		BigDecimal db = null;
		try {
			System.out.println(((BigDecimal) db).toString());//抛空指针异常
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		try {
			System.out.println(String.valueOf(db));//输出null
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
		db = new BigDecimal("100.00");
		try {
			System.out.println(((BigDecimal) db).toString());//输出100.00
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

五.SCJP题目

        对于Java程序设计员，Sun推出两项认证：Sun Certificated Java Programmer (SCJP)和Sun Certificated Java Developer(SCJD)

题一：
String a="Hello World!";
String b="Hello World!";
a=b?  a和b是否相等？ 为什么？

题二：

String a=new String("Hello World!");
String b="Hello World!";
a=b?  a和b是否相等 ？ 为什么？

解释：
1. 首先String不属于8种基本数据类型，String是一个对象
        因为对象的默认值是null，所以String的默认值也是null；但它又是一种特殊的对象，有其它对象没有的一些特性。 
2. new String()和new String(“”)都是申明一个新的空字符串，是空串不是null
3. String str="kvill";与String str=new String (“kvill”);的区别  
        在这里，我们不谈堆，也不谈栈，只先简单引入常量池这个简单的概念。常量池(constant pool)指的是在编译期被确定，并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。它包括了关于类、方法、接口等中的常量，也包括字符串常量。 

实例1：

package com.bijian.study;

public class StringTest {

    public static void main(String[] args) {
        String s0 = "kvill";
        String s1 = "kvill";
        String s2 = "kv" + "ill";
        System.out.println(s0==s1);
        System.out.println(s0==s2);
    }
}

运行结果：

true  
true

        首先，我们要知道Java会确保一个字符串常量只有一个拷贝。  因为例子中的s0和s1中的"kvill"都是字符串常量，它们在编译期就被确定了，所以s0==s1为true；而"kv"和"ill"也都是字符串常量，当一个字符串由多个字符串常量连接而成时，它自己肯定也是字符串常量，所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量，所以s2也是常量池中"kvill"的一个引用，所以s0==s1==s2。
        用new String() 创建的字符串不是常量，不能在编译期就确定，所以new String() 创建的字符串不放入常量池中，它们有自己的地址空间。

实例2：

package com.bijian.study;

public class StringTest {

    public static void main(String[] args) {
        String s0 = "kvill";
        String s1 = new String("kvill");
        String s2 = "kv" + new String("ill");
        System.out.println(s0 == s1);
        System.out.println(s0 == s2);
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

运行结果：

false
false
false

        实例2中s0还是常量池中"kvill"的应用，s1因为无法在编译期确定，所以是运行时创建的新对象"kvill"的引用，s2因为有后半部分new String("ill")所以也无法在编译期确定，所以也是一个新创建对象"kvill"的应用；明白了这些也就知道为何得出此结果了。  
4. String.intern()  
        再补充介绍一点：存在于.class文件中的常量池，在运行期被JVM装载，并且可以扩充。String的intern()方法就是扩充常量池的一个方法；当一个String实例str调用intern()方法时，Java查找常量池中是否有相同Unicode的字符串常量，如果有，则返回其的引用，如果没有，则在常量池中增加一个Unicode等于str的字符串并返回它的引用，如下实例所示：  
实例3：

package com.bijian.study;

public class StringTest {

    public static void main(String[] args) {
        String s0 = "kvill";
        String s1 = new String("kvill");
        String s2 = new String("kvill");
        System.out.println(s0 == s1);
        System.out.println("**********");
        s1.intern();
        s2 = s2.intern(); //把常量池中"kvill"的引用赋给s2  
        System.out.println(s0 == s1);
        System.out.println(s0 == s1.intern());
        System.out.println(s0 == s2);
    }
}

运行结果：

false
**********
false //虽然执行了s1.intern(),但它的返回值没有赋给s1

true //说明s1.intern()返回的是常量池中"kvill"的引用
true

        最后再破除一个错误的理解：有人说，“使用String.intern()方法则可以将一个String类的保存到一个全局String表中，如果具有相同值的Unicode字符串已经在这个表中，那么该方法返回表中已有字符串的地址，如果在表中没有相同值的字符串，则将自己的地址注册到表中“如果我把他说的这个全局的String表理解为常量池的话，他的最后一句话，“如果在表中没有相同值的字符串，则将自己的地址注册到表中”是错的。
实例4：

package com.bijian.study;

public class StringTest {

    public static void main(String[] args) {
        String s1 = new String("kvill");
        String s2 = s1.intern();
        System.out.println(s1 == s1.intern());
        System.out.println(s1 + " " + s2);
        System.out.println(s2 == s1.intern());
    }
}

运行结果：

false
kvill kvill
true

        在这个类中我们没有声名一个"kvill"常量，所以s1.intern()同new String("kvill")是不同的，当我们调用s1.intern()后就在常量池中新添加了一个"kvill"常量，原来的不在常量池中的"kvill"仍然存在，也就不是“将自己的地址注册到常量池中”了。另外，s1==s1.intern()为false说明原来的“kvill”仍然存在；而s2现在为常量池中“kvill”的地址，所以有s2==s1.intern()为true。  
5. 关于equals()和==
        这个对于String简单来说就是比较两字符串的Unicode序列是否相当，如果相等返回true;而==是比较两字符串的地址是否相同，也就是是否是同一个字符串的引用。  
6. 关于String是不可变的
        只要知道String的实例一旦生成就不会再改变了，比如：

String str="kv"+"ill"+" "+"ans";

        就是有4个字符串常量，首先"kv"和"ill"生成了"kvill"存在内存中，然后"kvill"又和" "生成"kvill "存在内存中，最后又和生成了"kvill ans"；并把这个字符串的地址赋给了str，就是因为String的“不可变”产生了很多临时变量，这也就是为什么建议用StringBuffer的原因了，因为StringBuffer是可改变的。

 

资料来源：http://blog.csdn.net/hanruikai/article/details/7480622