对于String类型的深刻理解

1、"abc"与new String("abc");

经常会问到的面试题：String s = new String("abc");创建了几个String Object?【如这里创建了多少对象? 和一道小小的面试题 】

这个问题比较简单，涉及的知识点包括：

引用变量与对象的区别；

字符串文字"abc"是一个String对象；

文字池[pool of literal strings]和堆[heap]中的字符串对象。

一、引用变量与对象：除了一些早期的Java书籍和现在的垃圾书籍，人们都可以从中比较清楚地学习到两者的区别。A aa;语句声明一个类A的引用变量aa[我常常称之为句柄]，而对象一般通过new创建。所以题目中s仅仅是一个引用变量，它不是对象。[ref 句柄、引用与对象]

二、Java中所有的字符串文字[字符串常量]都是一个String的对象。有人[特别是C程序员]在一些场合喜欢把字符串"当作/看成"字符数组，这也没有办法，因为字符串与字符数组存在一些内在的联系。事实上，它与字符数组是两种完全不同的对象。

System.out.println("Hello".length());
char[] cc={'H','i'};
System.out.println(cc.length);

 
三、字符串对象的创建:由于字符串对象的大量使用[它是一个对象，一般而言对象总是在heap分配内存]，Java中为了节省内存空间和运行时间[如比较字符串时，==比equals()快]，在编译阶段就把所有的字符串文字放到一个文字池[pool of literal strings]中，而运行时文字池成为常量池的一部分。文字池的好处，就是该池中所有相同的字符串常量被合并，只占用一个空间。我们知道，对两个引用变量，使用==判断它们的值[引用]是否相等，即指向同一个对象：

String s1 = "abc" ;
String s2 = "abc" ;
if( s1 == s2 ) System.out.println("s1,s2 refer to the same object");
else System.out.println("trouble");

 
这里的输出显示，两个字符串文字保存为一个对象。就是说，上面的代码只在pool中创建了一个String对象。

现在看String s = new String("abc");语句，这里"abc"本身就是pool中的一个对象，而在运行时执行new String()时，将pool中的对象复制一份放到heap中，并且把heap中的这个对象的引用交给s持有。ok，这条语句就创建了2个String对象。

String s1 = new String("abc");
String s2 = new String("abc");
if( s1 == s2 ) System.out.println("s1,s2 refer to the same object");
else if( s1.equals(s2)) System.out.println("s1,s2 refer to different object");
else System.out.println("trouble");

 
这时用==判断就可知，虽然两个对象的"内容"相同[equals()判断]，但两个引用变量所持有的引用不同，

BTW：上面的代码创建了几个String Object? [三个，pool中一个，heap中2个。]



2、字符串的+运算和字符串转换

字符串转换和串接是很基础的内容，因此我以为这个问题简直就是送分题。事实上，我自己就答错了。

String str = new String("jf"); // jf是接分
str = 1+2+str+3+4;

 
一共创建了多少String的对象？[我开始的答案：5个。jf、new、3jf、3jf3、3jf34]

首先看JLS的有关论述：

一、字符串转换的环境[JLS 5.4 String Conversion]

字符串转换环境仅仅指使用双元的+运算符的情况，其中一个操作数是一个String对象。在这一特定情形下，另一操作数转换成String，表达式的结果是这两个String的串接。

二、串接运算符[JLS 15.18.1 String Concatenation Operator + ]

如果一个操作数/表达式是String类型，则另一个操作数在运行时转换成一个String对象，并两者串接。此时，任何类型都可以转换成String。[这里，我漏掉了"3"和"4"]

如果是基本数据类型，则如同首先转换成其包装类对象，如int x视为转换成Integer(x)。

现在就全部统一到引用类型向String的转换了。这种转换如同[as if]调用该对象的无参数toString方法。[如果是null则转换成"null"]。因为toString方法在Object中定义，故所有的类都有该方法，而且Boolean, Character, Integer, Long, Float, Double, and String改写了该方法。

关于+是串接还是加法，由操作数决定。1+2+str+3+4 就很容易知道是"3jf34"。[BTW :在JLS的15.18.1.3中举的一个jocular little example，真的很无趣。]

下面的例子测试了改写toString方法的情况.。

class A{
	int i = 10;
	public static void main(String []args){
		String str = new String("jf");
		str += new A();
		System.out.print(str);
	}

	public String toString(){
		return " a.i ="+i+"\n";
	}
}

 

三、字符串转换的优化

按照上述说法，str = 1+2+str+3+4;语句似乎应该就应该生成5个String对象：

1+2 ＝3，then 3→Integer(3)→"3" in pool? [假设如此]

"3"+str(in heap) = "3jf" (in heap)

"3jf" +3 ,first 3→Integer(3)→"3" in pool? [则不创建] then "3jf3"

"3jf3"+4 create "4" in pool

then "3jf34"

这里我并不清楚3、4转换成字符串后是否在池中，所以上述结果仍然是猜测。

为了减少创建中间过渡性的字符串对象，提高反复进行串接运算时的性能，a Java compiler可以使用StringBuffer或者类似的技术，或者把转换与串接合并成一步。例如：对于 a + b + c ，Java编译器就可以将它视为[as if]

new StringBuffer().append(a).append(b).append(c).toString();

注意，对于基本类型和引用类型，在append(a)过程中仍然要先将参数转换，从这个观点看，str = 1+2+str+3+4;创建的字符串可能是"3"、"4"和"3jf34"[以及一个StringBuffer对象]。

现在我仍然不知道怎么回答str = 1+2+str+3+4;创建了多少String的对象，。或许，这个问题不需要过于研究，至少SCJP不会考它。

3、这又不同：str = "3"+"jf"+"3"+"4";

如果是一个完全由字符串文字组成的表达式，则在编译时，已经被优化而不会在运行时创建中间字符串。测试代码如下：

String str1 ="3jf34";
String str2 ="3"+"jf"+"3"+"4";

if(str1 == str2) System.out.println("str1 == str2");
else System.out.println("think again");

if(str2.equals(str1)) System.out.println("yet str2.equals(str1)");

 
可见，str1与str2指向同一个对象，这个对象在pool中。所有遵循Java Language Spec的编译器都必须在编译时对constant exdivssions 进行简化。JLS规定：Strings computed by constant exdivssions (ý15.28) are computed at compile time and then treated as if they were literals.

对于String str2 ="3"+"jf"+"3"+"4";我们说仅仅创建一个对象。注意，“创建多少对象”的讨论是说运行时创建多少对象。

BTW：编译时优化

String x = "aaa " + "bbb ";
if (false) x = x + "ccc ";
x += "ddd ";

//等价于：

String x = "aaa bbb ";
x = x + "ddd ";

 
//这个地方我自己进行了编译，不过和他的结论不一样，好像当用x+="ddd"的时候和直接的x="aaa"+"bbb"+"ddd" 不同，但是具体为什么我也不清楚，正在研究中。。。

 

4、不变类

String对象是不可改变的(immutable)。有人对str = 1+2+str+3+4;语句提出疑问,怎么str的内容可以改变？其实仍然是因为不清楚：引用变量与对象的区别。str仅仅是引用变量，它的值——它持有的引用可以改变。你不停地创建新对象，我就不断地改变指向。[参考TIJ的Read-only classes。]

不变类的关键是，对于对象的所有操作都不可能改变原来的对象[只要需要，就返回一个改变了的新对象]。这就保证了对象不可改变。为什么要将一个类设计成不变类？有一个OOD设计的原则：Law of Demeter。其广义解读是：使用不变类。只要有可能，类应当设计为不变类。

 

对象：是按照“类”这个模板建立的，建立的位置则是内存
例如A是一个类。A X则是创建一个引用变量，X=NEW A（）则是在内存中建立一个对象（开辟了1片空间），对象的模板就是A（可以理解为在空间里复制了A类里的变量到空间里去）。
此时就可以使用引用变量X去引用对象中的变量了