String类型的重点总结

 

      String类是Java中很重要的一个类，在此总结一下这个类的特别之处。下面的相关资料翻译自《java语言规范》（第三版）和《java虚拟机规范》（第二版），有的直接摘引了原文。下面的代码都是用SUN jdk1.6 javac来编译。

 

 

1.String literal,这里将它翻译为字面常量，它由双引号包围的0个或多个字符组成，比如"abc","Hello World"等等。一个String字面常量总是引用相同的String实例，比如"abc","abc"两个常量引用的是同一个对象。

 

程序测试：

package testPackage;

class Test {

public static void main(String[] args) {

String hello = "Hello", lo = "lo";

System.out.print((hello == "Hello") + " ");

System.out.print((Other.hello == hello) + " ");

System.out.print((other.Other.hello == hello) + " ");

System.out.print((hello == ("Hel"+"lo")) + " ");

System.out.print((hello == ("Hel"+lo)) + " ");

System.out.println(hello == ("Hel"+lo).intern());

}

}

 

class Other { static String hello = "Hello"; }

 

另一个包：

 

package other;

public class Other { static String hello = "Hello"; }

输出：

true true true true false true

结论有六点：

1) 同一个包下，同一个类中的相同的String字面常量表示对同一个String对象的引用。

2) 同一个包下，不同的类中的相同的String字面常量表示对同一个String对象的引用。

3) 不同包下，不同类中的相同String字面常量同样表示对同一个String对象的引用。

4) 通过常量表达式计算的String，计算在编译时进行，并将它作为String字面常量对待。

5) 通过连接操作得到的String（非常量表达式），连接操作是运行时进行的，会新创建对象，所以它们是不同的。

6) 显式的对一个计算得到的String调用intern操作，得到的结果是已经存在的相同内容的String字面常量。

补充说明：

1）像这样的问题，String str = "a"+"b"+"c"+"d";

运行这条语句会产生几个String对象？1个。参考上面第5条，通过常量表达式得到的String 是编译时计算的，因此执行这句话时只有"abcd"着一个String对象存在。

常量表达是的定义可以参考java语言规范。另例：

final String str1 = "a";

String str2 = str1+"b";

执行第二句话会有几个String对象产生？1个。因为str1是常量，所以str1+"b"也是常量表达式，在编译时计算。

遇到这种问题时，不要说它依赖于具体的编译器或者虚拟机实现，因为这就是规范里有的。一般的说，java的编译器实现应该遵守《java语言规范》，而java虚拟机实现应该遵守《java虚拟机规范》。

2）不要这样使用字符串：

String str = new String("abc");

参考文档中的说明：

String

public String(Stringoriginal)

初始化一个新创建的 String 对象，使其表示一个与参数相同的字符序列；换句话说，新创建的字符串是该参数字符串的副本。由于 String 是不可变的，所以无需使用此构造方法，除非需要 original 的显式副本。

参数：

original - 一个 String。

注意：无需使用此构造方法！！！

 

3)单独的说明第6点：

String str = new String("abc"); //这是很白痴的创建String对象的方式，实际没有人这么写程序

str = str.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引用。否则，将此 String 对象添加到池中，并返回此 String 对象的引用。

很明显，在这个例子中"abc"引用的对象已经在字符串池中了，再调用intern返回的是已经存在池中内容为"abc"的字符换对象的引用。在上面的例子中也说明了这个问题。

2. String类的实例表示表示Unicode字符序列。String字面常量是指向String实例的引用。（字面常量是“引用”！）

3.String转换

对于基本类型先转换为引用类型；引用类型调用toString（）方法得到String，如果该引用类型为null，转换得到的字符串为"null"。

4. String链接操作“+”

如果“+”操作的结果不是编译期常量，将会隐式创建一个新的对象。为了提高性能，具体的实现可以采用StringBuffer,StringBuilder类对多个部分进行连接，最后再转换为String，从而避免生成再丢弃中间的String对象。为了达到共享实例的目的，编译期常量总是“interned”的。

例子：

String a = "hello ";

String b = a+1+2+"world!";

反汇编结果：

0: ldc #2; //String hello

2: astore_1

3: new #3; //class java/lang/StringBuilder

6: dup

7: invokespecial #4; //Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V

10: aload_1

11: invokevirtual #5; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;

14: iconst_1

15: invokevirtual #6; //Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;

18: iconst_2

19: invokevirtual #6; //Method java/lang/StringBuilder.append:(I)Ljava/lang/StringBuilder;

22: ldc #7; //String world!

24: invokevirtual #5; //Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;

27: invokevirtual #8; //Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;

30: astore_2

 

实际就是

String b = new StringBuilder().append(a).append(1).append(2).append("world").toString();

这里就使用StringBuilder来避免中间临时String对象的产生而导致性能下降。

补充例子，下面的两个例子主要是对编译时常量做一个说明：

1)

String c = "c";

String str = "a"+"b"+c;

和

2)

String c = "c";

String str = c+"a"+"b";

1）中，str="a"+"b"+c;编译器分析是会把"a"+"b"作为编译时常量，生成字面常量"ab",所以实际执行这句话时，链接的是"ab"和c。实际相当于执行了

String str = new StringBuilder().append("ab").append(c).toString();

2)中，String str = c+"a"+"b";

编译器分析到c为变量，后面的"a"+"b"就不会作为编译时常量来运算了。

实际运行时相当于执行

String str = new StringBuilder().append(c).append("a").append("b").toString();

5.String对象的创建：

1) 包含String字面常量的类或者接口在加载时创建表示该字面常量的String对象。以下两种情况下不会创建新String对象。

a) 一个相同的字面常量已经出现过。

b) 一个相同内容的字符串已经调用了intern操作（比如经过运算产生的字符串调用intern的情形）。

2) 非常量表达式的字符串连接操作有时会产生表示结果的String对象。

3) String字面常量来自类或接口的二进制表示中（也就是class文件中）的CONSTANT_String_info 结构。CONSTANT_String_info结构给出了构成字符串字面常量的Unicode字符序列。

4) 为了生成字符串字面常量，java虚拟机检查CONSTANT_String_info结构给出的字符序列：

a) 如果与CONSTANT_String_info结构中给出的字符换内容相同的串实例已经调用过String.intern，得到的字符串字面常量就来自该串的同一实例。

b) 否则，根据CONSTANT_String_info 中的字符序列创建一个新的字符串实例，然后调用intern方法。

例子：一个SCJP题目

11. public String makinStrings() {
12. String s = “Fred”;
13. s = s + “47”;
14. s = s.substring(2, 5);
15. s = s.toUpperCase();
16. return s.toString();
17. }
How many String objects will be created when this method is invoked?

答案是3个。上面已经说明，"Fred","47"是字符串字面常量，它们在在类加载时创建的。这里题目问，方法调用时（！）有多少个String对象被创建，两个字面常量自然不包括在内。3个是:"Fred47","ed4","ED4"。

6.String与基本类型的包装类比较

相同点，它们都是不变类，使用"=="判断时可能会有类似的性质。

在java 5之后，java增加了自动装箱和拆箱功能。因此，就有了这样的性质：

Integer i = 5;

Integer j = 5;

System.out.println(i == j);

结果：true.

这表面上看来是和String相同点，但其实现是极为不同的。这里作为一个不同点来介绍。

众所周知，自动装箱是这样实现的：

Integer i = 5;

相当于

Integer i = Integer.valueOf(5);//注意不是new Integer(5),这就无法满足java语言规范中的约定了，约定见本文最后

而在Integer中，静态的创建了表示从-128~+127之间数据的Integer对象，这个范围之内的数进行装箱操作，只要返回相应的对象即可。因此

Integer i = 5;

Integer j = 5;

我们得到的是同一个对象。这是通过类库的设计来实现的。而String的共享是通过java虚拟机的直接支持来实现的，这是它们本质的不同。

这是Integer类中的部分代码：

private static class IntegerCache {

private IntegerCache(){}

static final Integer cache[] = new Integer[-(-128) + 127 + 1];

static {

for(int i = 0; i < cache.length; i++)

cache[i] = new Integer(i - 128);

}

}

public static Integer valueOf(int i) {

final int offset = 128;

if (i >= -128 && i <= 127) { // must cache

return IntegerCache.cache[i + offset];

}

return new Integer(i);

}

关于基本类型的装箱，Java语言规范中有如下说明：

如果被装箱的变量p为true，false，一个处于\u0000~\u007f之间的byte/char，或一个处于-128~+127之间的int/short,令r1和r2为对p的任何两个装箱操作的结果，则r1==r2总是成立的。理想的情况下，对一个基本类型变量执行装箱操作，应该总是得到一个相同的引用。但在实践中，在现存的技术条件下，这是不现实的。上面的规则是一个注重实效的折衷。

7.String和基类类型相同的一个地方

      String类型和基本类型的常量都会进行常量折叠（或者叫常量传播）处理。

比如：

final int a = 5;

int b = a+1;//编译时就计算出b

final String str = "Hello";

String str2 = str + " World"; //编译时就计算出str2

尤其是下面这种情况要注意：

public class A {

       public static final String str = "Hello";
}

public class B{

      public void test(){

             String s = A.str;

            // 处理s

            ……

      }

}

        编译之后，B中并不存在类A的信息，String s = A.str;已经直接处理为s = "Hello";所以，如果对A中str的内容进行了修改，B也必须重新编译。

最后一点，要理解java的方法调用时的传参模型：java中只有pass by value。（不明确这一点，就有乱七八糟的解释，比如典型的Java既有传值，又有传引用，String很特殊……)

几个例子：

//改变参数的值？

public void test(String str){

str = "Hello";

}

//改变参数的值？

public void test(StringBuffer buffer){

buffer = new StringBuffer("Hello");

}

//交换两个Integer？

public void swap(Integer a,Integer b){

Integer temp = a;

a = b;

b = temp;

}

ps：关于java的传参方式的说法，参考James Gosling等人的《Java程序设计语言》等，里面有说明，为什么Java中只有pass by value一种传参方式，以及什么是pass by reference。