Java常用类与基础API--String的实例化与连接操作

文章目录

  • 一、String实例化的两种方式
    • （1）两种方式
    • （2）举例
      • 1、案例1
      • 2、案例2
    • （3）内存分配
    • （4）面试题
      • 1、题1
      • 2、题2
  • 二、String的连接操作+
    • （1）案例
      • 1、案例剖析
      • 2、intern方法
    • （2）总结
  • 三、练习
    • （1）练习类型1：拼接
      • 1、题1
      • 2、题2
    • （2）练习类型2：new
      • 1、说明
      • 2、练习
    • （3）练习类型3：intern()
      • 1、说明
      • 2、题1
      • 3、题2
      • 4、题3
      • 5、题4

一、String实例化的两种方式

（1）两种方式

🔥两种方式

第1种方式（字面量的方式）：String s1 = "hello";

第2种方式（String作为类）：String s2 = new String("hello");

（2）举例

1、案例1

🌱代码

@Test
public void test1() {String s1 = "hello";String s2 = "hello";String s3 = new String("hello");String s4 = new String("hello");System.out.println(s1 == s2); //trueSystem.out.println(s1 == s3); //falseSystem.out.println(s1 == s4); //falseSystem.out.println(s3 == s4); //false
}

🍺输出

image.png

false表示两个地址值不一样。

2、案例2

🌱代码

@Test
public void test1() {String s1 = "hello";String s2 = "hello";String s3 = new String("hello");String s4 = new String("hello");System.out.println(s1.equals(s2));  //trueSystem.out.println(s2.equals(s3));  //true
}

🍺输出

image.png

equals比较的是内容，所以都是true。

（3）内存分配

🎲内存是如何分配的呢？

①String s="hello"; ：在字符串常量池中有一个hello，将地址给了s。

字符串有一个属性叫value，value里面存储核心数据hello，hello是一个数组，所以value这里是一个引用。

②String s=new String("hello"); 在内存中是如何分配空间的？在内存中创建了几个对象？

🚗内存图

String s=new String("hello");

在内存空间中创建了两个对象。

一个是在堆空间里面new的对象；一个是在常量池里面的String类型的hello，这个hello也有一个地址值。（因为字符串比较特别，在new的同时还要往字符串常量池里面放一个字面量）

image.png

两个对象如下：
image.png

这两个对象里面value的属性都指向同一个char型的数组，所以它们里面保留的地址（0X5566）是一样的，但外面来看它们的地址是不一样的（0X3344和0X1122）。

比如：

image.png

s1与s3的地址值就不一样，但是它们value属性的地址一致。

之前说过String内部声明的属性：

  • jdk8中：private final char value[]; //存储字符串数据的容器
    • final : 指明此value数组一旦初始化，其地址就不可变。
  • jdk9开始：为了节省内存空间，做了优化private final byte[] value; //存储字符串数据的容器。

可以看到，声明value的时候，前面加了一个private，也就是value不对外暴露。

所以，我们可以不用过多关注s1与s3它们内部的value指向的地址一致，只需要关注外面的地址不一致就好。

（4）面试题

1、题1

🌋String s2 = new String("hello");在内存中创建了几个对象？

两个！

一个是堆空间中new的对象。另一个是在字符串常量池中生成的字面量。

☕注意

有的小伙伴会有这个疑问，执行第一句代码的时候，已经在字符串常量池中造了一个了。

那么在执行第二句的时候就造一个堆空间里面的不就行了。

image.png

其实一般在问的时候，不考虑在字符串常量池中已经有的情况了。

直接问的时候，就说创建了两个对象即可。

2、题2

🌋下面代码输出结果是？

🌱代码

public class StringDemo1 {@Testpublic void test2(){Person p1=new Person();Person p2=new Person();p1.name="Tom";p2.name="Tom";p1.name="Jerry";System.out.println(p2.name);	//Tom}
}class Person{String name;
}

🍺输出

image.png

☕分析

若是按照以往的思路，我们会觉得p1与p2的name是各自一份，下面修改了p1的name，不会影响p2的name，所以打印输出p2的name还是Tom。

现在来看的话，p1与p2在内存中指向的是同一个位置。

<1> 对于p1：

Person p1=new Person();p1.name="Tom";

首先在堆里面new了一个Person，属性是name。然后用的是“字面量”的方式给它做的赋值，在字符串常量池里面有一个字符串Tom（数组中存放），它的地址赋值给了value（String的一个属性），然后String的地址（比如0x1122）赋值给了name。

最后Person的地址（比如0x3344）给了p1。

如下：

image.png

<2> 对于p2：

Person p2=new Person();p2.name="Tom";

同样的，在堆空间中新创建了一个对象，也会有一个地址值（比如0x5566），将它赋给了p2。

堆空间的对象有一个属性name，指向字符串常量池中的String（也是0x1122），value指向Tom。

image.png

可与看到，p1与p2它们在内存中使用了同一个Tom。

以前我们画的是简略图：

image.png

<3> 接下来，用p1调用name，并将它改为Jerry。

p1.name="Jerry";

此时详细的过程应该是：字符串常量池里面有一个“Jerry”，它的地址给了String的value，整一个新的地址。

然后p1的name指向的String的地址变成了0x7788。

如下：

image.png

<4> 现在用p2调用name，还是"Tom"，不受影响。

System.out.println(p2.name);

这样设计的目的是为了节省内存空间。

当不同的属性（比如p1.name和p2.name）值是相同（比如"Tom"）的时候，就让他们在字符串常量池里面共用同一个。

🎲为什么String要有不可变性？

我们看到的像是各自持有一份，但实际上用的是同一个。

假设现在有1000个用的都是Tom，是同一个Tom，若是其中一个想要改，不能在原有的地方改（要不然其他的都要一起变），要改的话自己新造一个，其他的不改就还用之前的那个。

这就极大节省了内存空间。

对于我们平常使用者来说，感受不到底层它们使用的是同一份。

只知道它们都有一个一样的值，其中一个修改不会影响其他的改变。

共用一个节省了空间，在这个基础之上，谁想要改谁就自己重新造一个，不影响现有的对象使用当前的结果。

二、String的连接操作+

（1）案例

1、案例剖析

🌱代码

//测试String的连接符：+
@Test
public void test3(){String s1="hello";String s2="world";String s3="helloworld";String s4="hello"+"world";String s5=s1+"world";String s6="hello"+s2;String s7=s1+s2;System.out.println(s3==s4); //trueSystem.out.println(s3==s5); //falseSystem.out.println(s3==s6); //falseSystem.out.println(s3==s7); //falseSystem.out.println(s4==s5); //falseSystem.out.println(s4==s6); //falseSystem.out.println(s4==s7); //falseSystem.out.println(s5==s6); //falseSystem.out.println(s5==s7); //falseSystem.out.println(s6==s7);	//false
}

🍺输出

image.png

🍰分析

false表示两者的地址是不一样的。

看一下反编译文件：

image.png

s3与s4已经写成一样的了。

在字节码文件当中，它就已经做了合并了。看到的是两个不同的字面量，其实编译之后就是一个拼接起来的。

所以s3==s4输出的是true。

"hello"和"world"相当于是两个常量，常量做拼接（“hello”+“world”）和直接写这个常量（“helloworld”）没有区别。

`

s5、s6、s7中都有变量参与，变量参与的话该如何实现呢？

之前其实已经说过了，如下：

image.png

s2+="world"就相当于s2=s2+"world"。

像String s5=s1+"world"这种结构，其实是底层给new了一个对象。

看一下下面的解释（字节码文件）：

image.png

总之，就是调用了StringBuilder的toString，看一下：

public String toString(){//Create a copy,don't share the arrayreturn new String(value,0,count);
}

可以看到，这里面返回的是一个new了之后的对象。

所以，这里其实是新new的对象：（通过查看字节码文件发现，调用了StringBuilder的toString()方法–>new String()）

String s5=s1+"world";	//新new的对象
String s6="hello"+s2;	//新new的对象
String s7=s1+s2;	//新new的对象

因此，s5、s6、s7都是新new的对象，它们之间作比较，肯定都是不一样的。

s3是常量池里面的，跟堆空间里面new的对象显然也不是一致的，所以结果是false。

2、intern方法

🗳️补充

intern()：调用这个方法后会得到一个新的字符串，返回的是字符串常量池中字面量的地址。

//测试String的连接符：+
@Test
public void test3(){String s1="hello";String s2="world";String s3="helloworld";String s4="hello"+"world";String s5=s1+"world";   //通过查看字节码文件发现，调用了StringBuilder的toString()方法-->new String()//...String s8=s5.intern();	//intern:返回的是字符串常量池中字面量的地址System.out.println(s3==s8);	//true
}

输出结果：

image.png

intern返回的是字符串常量池中字面量的地址，此时字符串常量池中已经有"helloworld"了，所以就将已有的地址返回给了s8。

因此，s3、s4、s8的地址是一样的。

看一下内存图：

image.png

（2）总结

【String的连接操作:+】

①情况1

常量 + 常量：结果仍然存储在字符串常量池中，返回此字面量的地址。

注：此时的常量可能是字面量，也可能是final修饰的常量。

比如：

🌱代码

String s1="hello";  //字面量，存储在常量池中
String s2="world";  //字面量String s3="helloworld"; //字面量
String s4="hello"+"world";  //常量+常量，结果还在字符串常量池中System.out.println(s3==s4); //true

再比如final修饰的常量：

🌱代码

public void test4(){final String s1="hello";  //字面量，存储在常量池中String s2="world";  //字面量String s3="helloworld"; //字面量String s4="hello"+"world";  //常量+常量，结果还在字符串常量池中String s5=s1+"world";   //通过查看字节码文件发现，调用了StringBuilder的toString()方法-->new String()String s6="hello"+s2;String s7=s1+s2;System.out.println(s3==s5); //trueSystem.out.println(s3==s6); //false
}

在s1前面加了一个final，就让它变成了常量。

此时s5就跟s4类似了。

🍺输出

image.png

这种考的场景比较少。

②情况2

常量 + 变量 或 变量 + 变量 ：都会通过new的方式创建一个新的字符串，返回堆空间中此字符串对象的地址。

🌱代码

String s1="hello";  //字面量，存储在常量池中
String s2="world";  //字面量String s5=s1+"world";   //通过查看字节码文件发现，调用了StringBuilder的toString()方法-->new String()
String s6="hello"+s2;System.out.println(s5==s6); //false

③情况3

调用字符串的intern()：返回的是字符串常量池中字面量的地址。

🌱代码

String s1="hello";
String s3="helloworld"; //字面量
String s5=s1+"world";String s8=s5.intern();  //intern():返回的是字符串常量池中字面量的地址System.out.println(s3==s5); //false
System.out.println(s3==s8); //true

如果字符串常量池当中字面量不存在，就会新创建一个然后返回。

如果存在，就会返回已有的。（字符串常量池中不允许存放两个相同的字符串常量）

④(了解)情况4

concat(xxx)：不管是常量调用此方法，还是变量调用，同样不管参数是常量还是变量，总之，调用完concat()方法都返回一个新new的对象。

🌱代码

@Test
public void test5(){String s1="hello";String s2="world";String s3=s1.concat(s2);  //s1连接s2String s4="hello".concat("world");    //常量连接常量String s5=s1.concat("world");String s6="hello".concat(s2);System.out.println(s3==s4);System.out.println(s3==s5);System.out.println(s3==s6);System.out.println(s4==s5);System.out.println(s4==s6);System.out.println(s5==s6);}

🍺输出

image.png

三、练习

（1）练习类型1：拼接

1、题1

🌱代码

String s1 = "hello";
String s2 = "hello";
System.out.println(s1 == s2);	//true
// 内存中只有一个"hello"对象被创建，同时被s1和s2共享。

🍺输出

image.png

🍰分析

对应内存结构为：（以下内存结构以JDK6为例绘制）：

image.png

进一步：
image.png

2、题2

🌱代码

@Test
public void test6(){Person p1 = new Person();p1.name = "Tom";Person p2 = new Person();p2.name = "Tom";System.out.println(p1.name.equals( p2.name)); //trueSystem.out.println(p1.name == p2.name); //trueSystem.out.println(p1.name == "Tom"); //true
}

🍰分析

在这里插入图片描述

🍺输出

image.png

（2）练习类型2：new

1、说明

String str1 = “abc”; 与 String str2 = new String(“abc”);的区别？

image.png

str2 首先指向堆中的一个字符串对象，然后堆中字符串的value数组指向常量池中常量对象的value数组。

  • 字符串常量存储在字符串常量池，目的是共享。
  • 字符串非常量对象存储在堆中。

2、练习

🌱代码

@Test
public void test7(){String s1 = "javaEE";String s2 = "javaEE";String s3 = new String("javaEE");String s4 = new String("javaEE");System.out.println(s1 == s2);//trueSystem.out.println(s1 == s3);//falseSystem.out.println(s1 == s4);//falseSystem.out.println(s3 == s4);//false
}

🍰分析

image.png

🍺输出

image.png

🎲问：String str2 = new String("hello"); 在内存中创建了几个对象？

两个。

（3）练习类型3：intern()

1、说明

①

String s1 = "a";

说明：在字符串常量池中创建了一个字面量为"a"的字符串。

②

s1 = s1 + "b";

说明：实际上原来的“a”字符串对象已经丢弃了，现在在堆空间中产生了一个字符串s1+“b”（也就是"ab")。如果多次执行这些改变串内容的操作，会导致大量副本字符串对象存留在内存中，降低效率。如果这样的操作放到循环中，会极大影响程序的性能。

③

String s2 = "ab";

说明：直接在字符串常量池中创建一个字面量为"ab"的字符串。

④

String s3 = "a" + "b";

说明：s3指向字符串常量池中已经创建的"ab"的字符串。

⑤

String s4 = s1.intern();

说明：堆空间的s1对象在调用intern()之后，会将常量池中已经存在的"ab"字符串赋值给s4。

2、题1

🌱代码

@Test
public void test8(){String s1 = "hello";String s2 = "world";String s3 = "hello" + "world";String s4 = s1 + "world";String s5 = s1 + s2;String s6 = (s1 + s2).intern();System.out.println(s3 == s4);   //falseSystem.out.println(s3 == s5);   //falseSystem.out.println(s4 == s5);   //falseSystem.out.println(s3 == s6);   //true
}

🍺输出

image.png

结论：
（1）常量+常量：结果是常量池。且常量池中不会存在相同内容的常量。
（2）常量与变量 或 变量与变量：结果在堆中
（3）拼接后调用intern方法：返回值在常量池中

3、题2

🌱代码

@Test
public void test01(){String s1 = "hello";String s2 = "world";String s3 = "helloworld";String s4 = s1 + "world";//s4字符串内容也helloworld，s1是变量，"world"常量，变量 + 常量的结果在堆中String s5 = s1 + s2;//s5字符串内容也helloworld，s1和s2都是变量，变量 + 变量的结果在堆中String s6 = "hello" + "world";//常量+ 常量 结果在常量池中，因为编译期间就可以确定结果System.out.println(s3 == s4);//falseSystem.out.println(s3 == s5);//falseSystem.out.println(s3 == s6);//true
}@Test
public void test02(){final String s1 = "hello";final String s2 = "world";String s3 = "helloworld";String s4 = s1 + "world";//s4字符串内容也helloworld，s1是常量，"world"常量，常量+常量结果在常量池中String s5 = s1 + s2;//s5字符串内容也helloworld，s1和s2都是常量，常量+ 常量 结果在常量池中String s6 = "hello" + "world";//常量+ 常量 结果在常量池中，因为编译期间就可以确定结果System.out.println(s3 == s4);//trueSystem.out.println(s3 == s5);//trueSystem.out.println(s3 == s6);//true
}@Test
public void test01(){String s1 = "hello";String s2 = "world";String s3 = "helloworld";String s4 = (s1 + "world").intern();//把拼接的结果放到常量池中String s5 = (s1 + s2).intern();System.out.println(s3 == s4);//trueSystem.out.println(s3 == s5);//true
}

4、题3

🌱代码

public class TestString {public static void main(String[] args) {String str = "hello";String str2 = "world";String str3 ="helloworld";String str4 = "hello".concat("world");String str5 = "hello"+"world";System.out.println(str3 == str4);//falseSystem.out.println(str3 == str5);//true}
}

concat方法拼接，哪怕是两个常量对象拼接，结果也是在堆。

5、题4

🌱代码

public class StringTest {String str = new String("good");char[] ch = { 't', 'e', 's', 't' };public void change(String str, char ch[]) {str = "test ok";ch[0] = 'b';}public static void main(String[] args) {StringTest ex = new StringTest();ex.change(ex.str, ex.ch);System.out.print(ex.str + " and ");//System.out.println(ex.ch);}
}

🍺输出

image.png

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