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字符串

9/6/26JavaJava基础About 4 min

String 的不可变性

String 在 Java 中用 final 修饰，不可被继承；其内部字符数据在 JDK 9 之前是 private final char[] value;，JDK 9 之后改为 private final byte[] value;（节省内存）。因为数组是 final 且对外不提供修改方法，所以 String 对象一旦创建就不可修改——任何看似“修改”的操作（拼接、替换、截取）都会产生新的 String 对象。

不可变带来的好处：

  • 字符串常量池（String Pool） 可以安全地复用相同字面量，节省内存。
  • 线程安全：不可变对象天然线程安全，可自由共享。
  • 哈希缓存：hashCode() 只需计算一次并缓存，因此 String 非常适合做 HashMap 的 key。
  • 安全：作为参数（如网络地址、文件路径、类加载）传递时不会被篡改。

String、StringBuilder、StringBuffer

类可变性线程安全适用场景
String不可变安全（不可变）少量字符串、常量
StringBuilder可变不安全（无锁）单线程下大量拼接（效率高）
StringBuffer可变安全（方法 synchronized）多线程下大量拼接（效率略低）
String s = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    s += i; // 每次都 new StringBuilder 再 toString，产生大量临时对象，性能差
}

// 正确姿势：循环外使用一个 StringBuilder
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    sb.append(i);
}
String result = sb.toString();

编译器对 + 的优化

对于编译期可确定的字面量拼接，如 String s = "a" + "b" + "c";，编译器会直接优化为 "abc"，不会创建 StringBuilder。但若拼接中包含变量（"a" + i），编译器会在循环体内生成 new StringBuilder().append().toString()，所以循环内用 + 拼接仍然低效。

字符串拼接方式对比

  • "a" + "b"：字面量 → 编译期常量折叠，最省。
  • StringBuilder.append()：运行时高效，推荐在循环中使用。
  • String.concat()：内部创建新 char 数组复制，单次拼接还行，循环中不推荐。
  • String.join() / StringJoiner：按分隔符拼接多个元素很方便。
  • String.format()：格式化输出方便，但性能较低，不宜在热点路径频繁调用。

字符串常量池与 intern()

JVM 为提升性能、减少重复对象，维护了一块字符串常量池（String Pool）。

  • 字面量方式 String s = "abc";：JVM 先去常量池查找，存在则直接返回引用，否则创建并放入池中。
  • new String("abc")：会在堆上新建一个对象，同时常量池中若没有 "abc" 也会创建字面量（即可能创建 1~2 个对象）。

intern() 方法：如果常量池已包含相等的字符串，返回池中的引用；否则把当前字符串加入池中并返回其引用。

String a = new String("hello");
String b = "hello";
System.out.println(a == b);        // false（一个堆对象，一个池引用）
System.out.println(a.intern() == b); // true（intern 返回池引用）

String c = new String("he") + new String("llo"); // 拼接产生的新对象在堆上，常量池此时还没有 "hello"
String d = c.intern();
System.out.println(c == d);        // true（c 被加入并返回自身引用）

常用方法

String s = "  Hello World  ";
s.length();              // 14
s.trim();                // 去首尾空白 → "Hello World"
s.substring(2, 7);       // "Hello"（左闭右开）
s.charAt(2);             // 'H'
s.indexOf("World");      // 6
s.toLowerCase();         // "  hello world  "
s.replace("l", "L");      // "  HeLLo WorLd  "
s.split(" ");            // 按空格拆分（注意首尾空白会产生空串）
s.equals("Hello World"); // 比较内容
s.equalsIgnoreCase("hello world");

比较：== vs equals

  • ==：比较引用（内存地址）。对字符串字面量由于常量池复用可能相等，但不能用于判断内容是否相同。
  • equals：比较字符串内容，安全且推荐。
  • 判断是否为空/空白推荐：str != null && !str.isEmpty()，或用 StringUtils.isBlank(str)（Apache Commons / Spring 工具类）。

字符串与编码（JDK 7+）

// 显式指定字符集，避免平台默认编码导致的乱码
byte[] bytes = "中文".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
String s = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);

易错点

  • new String("a") + new String("b") 这种拼接不会自动把结果放入字符串常量池（除非调用 intern()）。
  • substring：JDK 6 及之前共享原 char 数组可能导致内存泄漏；JDK 7+ 已改为复制新数组，该问题不再存在。
Last Updated:
Contributors: dong4stop