前言

基于字符串String在java中的地位，關(guān)于String的常識(shí)性知識(shí)就不多做介紹了，我們先來(lái)看一段代碼

public class Test {
public static void main(String[] args) {
String a = "abc";
String b = "abc";
String c = new String("abc");
System.out.println(a==b);
System.out.println(a.equals(b));
System.out.println(a==c);
System.out.println(a.equals(c));
}
}

那么上段代碼的結(jié)果是什么呢？答案是：true true false true，有初學(xué)java的朋友肯定會(huì)納悶，a==c為什么會(huì)是false呢？equals判斷的為什么都是true呢？

根據(jù)這些問(wèn)題，我們就通過(guò)對(duì)String的解讀來(lái)一步一步的了解。

為什么a==c的結(jié)果是false

明白這個(gè)問(wèn)題需要對(duì)JVM的內(nèi)存結(jié)構(gòu)有一定的了解，說(shuō)是了解也不需要太多，能夠get到下圖的知識(shí)點(diǎn)就行了。

ps：本文中所有的圖示均是為了方便理解，畫出來(lái)的大致樣子，如果想要了解的更加清楚，請(qǐng)自行研究虛擬機(jī)原理。

java語(yǔ)法設(shè)計(jì)的時(shí)候針對(duì)String，提供了兩種創(chuàng)建方式和一種特殊的存儲(chǔ)機(jī)制（String intern pool ）。

兩種創(chuàng)建字符串對(duì)象的方式：

1.字面值的方式賦值

2.new關(guān)鍵字新建一個(gè)字符串對(duì)象

這兩種方法在性能和內(nèi)存占用方面存在這差異

String Pool串池：是在內(nèi)存堆中專門劃分一塊空間，用來(lái)保存所有String對(duì)象數(shù)據(jù)，當(dāng)構(gòu)造一個(gè)新字符串String對(duì)象時(shí)（通過(guò)字面量賦值的方法），Java編譯機(jī)制會(huì)優(yōu)先在這個(gè)池子里查找是否已經(jīng)存在能滿足需要的String對(duì)象，如果有的話就直接返回該對(duì)象的地址引用（沒(méi)有的話就正常的構(gòu)造一個(gè)新對(duì)象，丟進(jìn)去存起來(lái)），這樣下次再使用同一個(gè)String的時(shí)候，就可以直接從串池中取，不需要再次創(chuàng)建對(duì)象，也就避免了很多不必要的空間開(kāi)銷。

根據(jù)以上的概念，我們?cè)賮?lái)看前言中的代碼，當(dāng)JVM執(zhí)行到String a = "abc";的時(shí)候，會(huì)先看常量池里有沒(méi)有字符串剛好是“abc”這個(gè)對(duì)象，如果沒(méi)有，在常量池里創(chuàng)建初始化該對(duì)象，并把引用指向它，如下圖。

當(dāng)執(zhí)行到String b = "abc";時(shí)，發(fā)現(xiàn)常量池已經(jīng)有了abc這個(gè)值，于是不再在常量池中創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象，而是把引用直接指向了該對(duì)象，如下圖：

繼續(xù)執(zhí)行到 String c = new String("abc");這時(shí)候我們加了一個(gè)new關(guān)鍵字，這個(gè)關(guān)鍵字呢就是告訴JVM，你直接在堆內(nèi)存里給我開(kāi)辟一塊新的內(nèi)存，如下圖所示：

這時(shí)候我們執(zhí)行四個(gè)打印語(yǔ)句，我們需要知道==比較的是地址，equals比較的是內(nèi)容（String中的重寫過(guò)了），abc三個(gè)變量的內(nèi)容完全一樣，因此equals的結(jié)果都是true，ab是一個(gè)同一個(gè)對(duì)象，因此地址一樣，a和c很顯然不是同一個(gè)對(duì)象，那么此時(shí)為false也是很好理解的。

String相關(guān)源碼

在本文中只有String的部分源碼，畢竟String的源碼有3000多行，全部來(lái)寫進(jìn)來(lái)不那么現(xiàn)實(shí)，我們挑一些比較有意思的代碼來(lái)做一定的分析說(shuō)明。

屬性

我們先來(lái)看一下String都有哪些成員變量，比較關(guān)鍵的屬性有兩個(gè)，如下：

public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
char數(shù)組
private final char value[];
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0

從源碼中我們能夠看到，在String類中聲明了一個(gè)char[]數(shù)組，變量名value，聲明了一個(gè)int類型的變量hash（該String對(duì)象的哈希值的緩存）。也就是說(shuō)java中的String類其實(shí)就是對(duì)char數(shù)組的封裝。

構(gòu)造方法

接下來(lái)我們通過(guò)一句代碼來(lái)了解一下字符串創(chuàng)建的過(guò)程，String c = new String("abc");我們知道使用new關(guān)鍵字就會(huì)使用到構(gòu)造方法，所以如下。

public String(String original) {
this.value = original.value;
this.hash = original.hash;
}

構(gòu)造方法中的代碼非常簡(jiǎn)單，把傳進(jìn)來(lái)的字符串的value值，也就是char數(shù)組賦值給當(dāng)前對(duì)象，hash同樣處理，那么問(wèn)題來(lái)了WTF original？

在這里需要注意的是java中的一個(gè)機(jī)制，在Java中，當(dāng)值被雙引號(hào)引起來(lái)(如本示例中的"abc")，JVM會(huì)去先檢查看一看常量池里有沒(méi)有abc這個(gè)對(duì)象，如果沒(méi)有，把a(bǔ)bc初始化為對(duì)象放入常量池，如果有，直接返回常量池內(nèi)容。所以也就是說(shuō)在沒(méi)有“abc”的基礎(chǔ)上，執(zhí)行代碼會(huì)在串池中創(chuàng)建一個(gè)abc，也會(huì)在堆內(nèi)存中再new出來(lái)一個(gè)。最終的結(jié)果如下圖：

那么這時(shí)候如果再有一個(gè)String c2 = new String("abc");呢？如圖

關(guān)于這一點(diǎn)我們通過(guò)IDEA的debug功能也能夠看到，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，c和c2其中的char數(shù)組的地址是相同的。足以說(shuō)明在創(chuàng)建c和c2的時(shí)候使用的是同一個(gè)數(shù)組。

equals方法

public boolean equals(Object anObject) {
//如果兩個(gè)對(duì)象是同一個(gè)引用，那么直接返回true
if (this == anObject) {
return true;
}
/*
1.判斷傳入的對(duì)象是不是String類型
2.判斷兩個(gè)對(duì)象的char數(shù)組長(zhǎng)度是否一致
3.循環(huán)判斷char數(shù)組中的每一個(gè)值是否相等
以上條件均滿足才會(huì)返回true
*/
if (anObject instanceof String) {
String anotherString = (String)anObject;
int n = value.length;
if (n == anotherString.value.length) {
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int i = 0;
while (n-- != 0) {
if (v1[i] != v2[i])
return false;
i++;
}
return true;
}
}
return false;
}

為什么String不可變？

串池需要

為什么說(shuō)是串池需要呢？在開(kāi)篇的時(shí)候我們提到過(guò)，串池中的字符串會(huì)被多個(gè)變量引用，這樣的機(jī)制讓字符串對(duì)象得到了復(fù)用，避免了很多不必要的內(nèi)存消耗。

那么大家試想一下，如果String對(duì)象本身允許二次修改的話，我有一個(gè)字符串“abc”同時(shí)被100個(gè)變量引用，其中一個(gè)引用修改了String對(duì)象，那么將會(huì)影響到其他99個(gè)引用該對(duì)象的變量，這樣會(huì)對(duì)其他變量造成不可控的影響。

不可變性的優(yōu)點(diǎn)

安全性

字符串不可變安全性的考慮處于兩個(gè)方面，數(shù)據(jù)安全和線程安全。

數(shù)據(jù)安全，大家可以回憶一下，我們都在哪些地方大量的使用了字符串？網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，文件IO等，也就是說(shuō)當(dāng)我們?cè)趥鲄⒌臅r(shí)候，使用不可變類不需要去考慮誰(shuí)可能會(huì)修改其內(nèi)部的值，如果使用可變類的話，可能需要每次記得重新拷貝出里面的值，性能會(huì)有一定的損失。

線程安全，因?yàn)樽址遣豢勺兊?，所以是多線程安全的，同一個(gè)字符串實(shí)例可以被多個(gè)線程共享，這樣便不用因?yàn)榫€程安全問(wèn)題而使用同步。

性能效率

關(guān)于性能效率一方面是復(fù)用，另一方面呢需要從hash值的緩存方向來(lái)說(shuō)起了。

String的Hash值在很多的地方都會(huì)被使用到，如果保證了String的不可變性，也就能夠保證Hash值始終也是不可變的，這樣就不需要在每次使用的時(shí)候重新計(jì)算hash值了。

String不可變性是如何實(shí)現(xiàn)的？

通過(guò)對(duì)屬性私有化，final修飾，同時(shí)沒(méi)有提供公開(kāi)的get set方法以及其他的能夠修改屬性的方法，保證了在創(chuàng)建之后不會(huì)被從外部修改。

同時(shí)不能忘了，String也是被final修飾的，在之前的文章中我們提到過(guò)，final修飾類的結(jié)果是String類沒(méi)有子類。

那么String真的不能改變嗎？不是，通過(guò)反射我們可以，代碼如下：

String c = new String("abc");
System.out.println(c);
//獲取String類中的value字段
Field valueFieldOfString = String.class.getDeclaredField("value");
//改變value屬性的訪問(wèn)權(quán)限
valueFieldOfString.setAccessible(true);
//獲取s對(duì)象上的value屬性的值
char[] value = (char[]) valueFieldOfString.get(c);
//改變value所引用的數(shù)組中的第5個(gè)字符
value[1] = '_';
System.out.println(c);

執(zhí)行的結(jié)果是

abc
a_c

也就是說(shuō)我們改變了字符串對(duì)象的值，有什么意義呢？沒(méi)什么意義，我們從來(lái)不會(huì)這么做。

其他問(wèn)題

不是特別需要請(qǐng)不要使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建字符串
從前文我們知道使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建String的時(shí)候，即便串池中存在相同String，仍然會(huì)再次在堆內(nèi)存中創(chuàng)建對(duì)象，會(huì)浪費(fèi)內(nèi)存，另一方面對(duì)象的創(chuàng)建相較于從串池中取效率也更低下。

String StringBuffer StringBuilder的區(qū)別

關(guān)于三者的區(qū)別，在面試題中經(jīng)常的出現(xiàn)，String對(duì)象不可變，因此在進(jìn)行任何內(nèi)容上的修改時(shí)都會(huì)創(chuàng)建新的字符串對(duì)象，一旦修改操作太多就會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)。

StringBuffer和StringBuilder在進(jìn)行字符串拼接的時(shí)候不會(huì)創(chuàng)建新的對(duì)象，而是在原對(duì)象上修改，不同之處在于StringBuffer線程安全，StringBuilder線程不安全。所以在進(jìn)行字符串拼接的時(shí)候推薦使用StringBuffer或者StringBuilder。