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分类: Java

2016-08-29 14:33:31

java中特殊的String类型

Java中String是一个特殊的包装类数据有两种创建形式:

  1. String s = "abc";
  2. String s = new String("abc");    

    第一种先在栈中创建一个对String类的对象引用变量s,然后去查找"abc"是否被保存在字符串常量池中,如果没有则在栈中创建三个char型的值 'a'、'b'、'c',然后在堆中创建一个String对象object,它的值是刚才在栈中创建的三个char型值组成的数组{'a'、'b'、 'c'},接着这个String对象object被存放进字符串常量池,最后将s指向这个对象的地址,如果"abc"已经被保存在字符串常量池中,则在字 符串常量池中找到值为"abc"的对象object,然后将s指向这个对象的地址。

    第一种特点:JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。

    第二种可以分解成两步1、String object = "abc"; 2、String s = new String(object); 第一步参考第一种创建方式,而第二步由于"abc"已经被创建并保存到字符串常量池中,因此jvm只会在堆中新创建一个String对象,它的值共享栈中 已有的三个char型值。

    第二种特点:一概在堆中创建新对象,而不管其字符串值是否相等,是否有必要创建新对象。

    在讲字符串比较前,必须要了解==和equals的区别:

因为java所有类都继承于Object基类,而Object中equals用==来实现,所以equals和==是一样的,都是比较对象地 址,java api里的类大部分都重写了equals方法,包括基本数据类型的封装类、String类等。对于String类==用于比较两个String对象的地 址,equals则用于比较两个String对象的内容(值)。

    例1:字符串常量池的使用

String s0 = "abc"; 
String s1 = "abc"; 
System.out.println(s0==s1); //true  可以看出s0和s1是指向同一个对象的。

  例2:String中==与equals的区别 

String s0 =new String ("abc"); 
String s1 =new String ("abc"); 
System.out.println(s0==s1); //false 可以看出用new的方式是生成不同的对象  System.out.println(s0.equals(s1)); //true 可以看出equals比较的是两个String对象的内容(值)

    例3:编译期确定  

String s0="helloworld"; 
String s1="helloworld"; 
String s2="hello" + "word"; 
System.out.println( s0==s1 ); //true 可以看出s0跟s1是同一个对象  System.out.println( s0==s2 ); //true 可以看出s0跟s2是同一个对象

    分析:因为例子中的 s0和s1中的"helloworld”都是字符串常量,它们在编译期就被确定了,所以s0==s1为true;而"hello”和"world”也都是 字符串常量,当一个字符串由多个字符串常量连接而成时,它自己肯定也是字符串常量,所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量,所以s2也是常量池 中"helloworld”的一个引用。所以我们得出s0==s1==s2;

      例4:编译期无法确定 

String s0="helloworld"; 
String s1=new String("helloworld"); 
String s2="hello" + new String("world"); 
System.out.println( s0==s1 ); //false  System.out.println( s0==s2 ); //false  System.out.println( s1==s2 ); //false

    分析:用new String() 创建的字符串不是常量,不能在编译期就确定,所以new String() 创建的字符串不放入常量池中,它们有自己的地址空间。

s0还是常量池中"helloworld”的引用,s1因为无法在编译期确定,所以是运行时创建的新对象"helloworld”的引用,s2因为 有后半部分new String(”world”)所以也无法在编译期确定,所以也是一个新创建对象"helloworld”的引用;

     例5:编译期优化

复制代码
String s0 = "a1"; 
String s1 = "a" + 1; 
System.out.println((s0 == s1)); //result = true  String s2 = "atrue"; 
String s3= "a" + "true"; 
System.out.println((s2 == s3)); //result = true  String s4 = "a3.4"; 
String s5 = "a" + 3.4; 
System.out.println((a == b)); //result = true
复制代码

    分析:在程序编译期,JVM就将常量字符串的"+"连接优化为连接后的值,拿"a" + 1来说,经编译器优化后在class中就已经是a1。在编译期其字符串常量的值就确定下来,故上面程序最终的结果都为true。

    例6:编译期无法确定 

String s0 = "ab"; 
String s1 = "b"; 
String s2 = "a" + s1; 
System.out.println((s0 == s2)); //result = false

    分析:JVM对于字符串引用,由于在字符串的"+"连接中,有字符串引用存在,而引用的值在程序编译期是无法确定的,即"a" + s1无法被编译器优化,只有在程序运行期来动态分配并将连接后的新地址赋给s2。所以上面程序的结果也就为false。

    例7:编译期确定 

String s0 = "ab"; final String s1 = "b"; 
String s2 = "a" + s1;  
System.out.println((s0 == s2)); //result = true

    分析:和[6]中唯一不同的是s1字符串加了final修饰,对于final修饰的变量,它在编译时被解析为常量值的一个本地拷贝存储到自己的常量 池中或嵌入到它的字节码流中。所以此时的"a" + s1和"a" + "b"效果是一样的。故上面程序的结果为true。

    例8:编译期无法确定

String s0 = "ab"; final String s1 = getS1(); 
String s2 = "a" + s1; 
System.out.println((s0 == s2)); //result = false  private static String getS1() { return "b";   }

    分析:JVM对于字符串引用s1,它的值在编译期无法确定,只有在程序运行期调用方法后,将方法的返回值和"a"来动态连接并分配地址为s2,故上面 程序的结果为false。

 

关于String的不可变设计:

    String是不可改变类(记:基本类型的包装类都是不可改变的)的典型代表,也是Immutable设计模式的典型应用,String变量一旦初始化后 就不能更改,禁止改变对象的状态,从而增加共享对象的坚固性、减少对象访问的错误,同时还避免了在多线程共享时进行同步的需要。

    Immutable模式的实现主要有以下两个要点:

    1.除了构造函数之外,不应该有其它任何函数(至少是任何public函数)修改任何成员变量。
    2.任何使成员变量获得新值的函数都应该将新的值保存在新的对象中,而保持原来的对象不被修改。

    String的不可变性导致字符串变量使用+号的代价:

    例9:

String s = “a” + "b” + "c”; 
String s1 =  "a"; 
String s2 =  "b"; 
String s3 =  "c"; 
String s4 =   s1  +  s2  +  s3;
 

    分析:变量s的创建等价于 String s = “abc”; 由上面例子可知编译器进行了优化,这里只创建了一个对象。由上面的例子也可以知道s4不能在编译期进行优化,其对象创建相当于:

    StringBuffer temp = new StringBuffer();

    temp.append(s1).append(s2).append(s3);

    String s = temp.toString();

    由上面的分析结果,可就不难推断出String 采用连接运算符(+)效率低下原因分析,形如这样的代码:

复制代码
public class Test { public static void main(String args[]) { 
        String s = null; for(int i = 0; i < 100; i++) { 
                s += "a"; 
            } 
    } 
}
复制代码

  每做一次 + 就产生个StringBuffer对象,然后append后就扔掉。下次循环再到达时重新产生个StringBuffer对象,然后append 字符串,如此循环直至结束。如果我们直接采用StringBuffer对象进行append的话,我们可以节省N - 1次创建和销毁对象的时间。所以对于在循环中要进行字符串连接的应用,一般都是用StringBuffer或StringBulider对象来进行 append操作。

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