java类的特点（java程序设计语言的特点） _类

本文作者：拉勾教育专栏作者王磊

几乎所有的 Java 面试都是以 String 开始的，如果第一个问题没有回答好，则会给面试官留下非常不好的第一印象，而糟糕的第一印象则会直接影响到自己的面试结果，就好像刚破壳的小鹅一样，会把第一眼看到的动物当成自己的母亲，即使它第一眼看到的是一只小狗或小猫，也会默认跟随其后，心理学把这种现象叫做印刻效应。印刻效应不仅存在于低等动物之中，同样也适用于人类，所以对于 String 的知识，我们必须深入的掌握才能为自己赢得更多的筹码。
本课时的问题是：String 是如何实现的？它有哪些重要的方法？
典型回答
以主流的 JDK 版本 1.8 来说，String 内部实际存储结构为 char 数组，源码如下：

public final class Stringimplements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {// 用于存储字符串的值private final char value[];// 缓存字符串的 hash codeprivate int hash; // Default to 0// ......其他内容}

String 源码中包含下面几个重要的方法。
1. 多构造方法String 字符串有以下 4 个重要的构造方法：

// String 为参数的构造方法public String(String original) {this.value = https://www.hedan60.com/baike2/original.value;this.hash = original.hash;}// char[] 为参数构造方法public String(char value[]) {this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);}// StringBuffer 为参数的构造方法public String(StringBuffer buffer) {synchronized(buffer) {this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length());}}// StringBuilder 为参数的构造方法public String(StringBuilder builder) {this.value = Arrays.copyOf(builder.getValue(), builder.length());}

其中，比较容易被我们忽略的是以 StringBuffer 和 StringBuilder 为参数的构造函数，因为这三种数据类型，我们通常都是单独使用的，所以这个小细节我们需要特别留意一下。
2. equals() 比较两个字符串是否相等源码如下：

public boolean equals(Object anObject) {// 对象引用相同直接返回 trueif (this == anObject) {return true;}// 判断需要对比的值是否为 String 类型，如果不是则直接返回 falseif (anObject instanceof String) {String anotherString = (String)anObject;int n = value.length;if (n == anotherString.value.length) {// 把两个字符串都转换为 char 数组对比char v1[] = value;char v2[] = anotherString.value;int i = 0;// 循环比对两个字符串的每一个字符while (n-- != 0) {// 如果其中有一个字符不相等就 true false，否则继续对比if (v1[i] != v2[i])return false;i++;}return true;}}return false;}

String 类型重写了 Object 中的 equals() 方法，equals() 方法需要传递一个 Object 类型的参数值，在比较时会先通过 instanceof 判断是否为 String 类型，如果不是则会直接返回 false，instanceof 的使用如下：

Object oString = "123";Object oInt = 123;System.out.println(oString instanceof String); // 返回 trueSystem.out.println(oInt instanceof String); // 返回 false

当判断参数为 String 类型之后，会循环对比两个字符串中的每一个字符，当所有字符都相等时返回 true，否则则返回 false 。
还有一个和 equals() 比较类似的方法 equalsIgnoreCase()，它是用于忽略字符串的大小写之后进行字符串对比。
3. compareTo() 比较两个字符串compareTo() 方法用于比较两个字符串，返回的结果为 int 类型的值，源码如下：

public int compareTo(String anotherString) {int len1 = value.length;int len2 = anotherString.value.length;// 获取到两个字符串长度最短的那个 int 值int lim = Math.min(len1, len2);char v1[] = value;char v2[] = anotherString.value;int k = 0;// 对比每一个字符while (k < lim) {char c1 = v1[k];char c2 = v2[k];if (c1 != c2) {// 有字符不相等就返回差值return c1 - c2;}k++;}return len1 - len2;}

从源码中可以看出，compareTo() 方法会循环对比所有的字符，当两个字符串中有任意一个字符不相同时，则 return char1-char2 。比如，两个字符串分别存储的是 1 和 2，返回的值是 -1；如果存储的是 1 和 1，则返回的值是 0 ，如果存储的是 2 和 1，则返回的值是 1 。
还有一个和 compareTo() 比较类似的方法 compareToIgnoreCase()，用于忽略大小写后比较两个字符串。
可以看出 compareTo() 方法和 equals() 方法都是用于比较两个字符串的，但它们有两点不同：
equals() 可以接收一个 Object 类型的参数，而 compareTo() 只能接收一个 String 类型的参数；equals() 返回值为 Boolean，而 compareTo() 的返回值则为 int 。它们都可以用于两个字符串的比较，当 equals() 方法返回 true 时，或者是 compareTo() 方法返回 0 时，则表示两个字符串完全相同。
4. 其他重要方法indexOf()：查询字符串首次出现的下标位置lastIndexOf()：查询字符串最后出现的下标位置contains()：查询字符串中是否包含另一个字符串toLowerCase()：把字符串全部转换成小写toUpperCase()：把字符串全部转换成大写length()：查询字符串的长度trim()：去掉字符串首尾空格replace()：替换字符串中的某些字符split()：把字符串分割并返回字符串数组join()：把字符串数组转为字符串考点分析这道题目考察的重点是，你对 Java 源码的理解，这也从侧面反应了你是否热爱和喜欢专研程序，而这正是一个优秀程序员所必备的特质。
String 源码属于所有源码中最基础、最简单的一个，对 String 源码的理解也反应了你的 Java 基础功底。
String 问题如果再延伸一下，会问到一些更多的知识细节，这也是大厂一贯使用的面试策略，从一个知识点入手然后扩充更多的知识细节，对于 String 也不例外，通常还会关联的询问以下问题：
为什么 String 类型要用 final 修饰？== 和 equals 的区别是什么？String 和 StringBuilder、StringBuffer 有什么区别？String 的 intern() 方法有什么含义？String 类型在 JVM（Java 虚拟机）中是如何存储的？编译器对 String 做了哪些优化？接下来我们一起来看这些问题的答案。
知识扩展1. == 和 equals 的区别== 对于基本数据类型来说，是用于比较 “值”是否相等的；而对于引用类型来说，是用于比较引用地址是否相同的。
查看源码我们可以知道 Object 中也有 equals() 方法，源码如下：
public boolean equals(Object obj) {return (this == obj);}可以看出，Object 中的 equals() 方法其实就是 ==，而 String 重写了 equals() 方法把它修改成比较两个字符串的值是否相等。
源码如下：

public boolean equals(Object anObject) {// 对象引用相同直接返回 trueif (this == anObject) {return true;}// 判断需要对比的值是否为 String 类型，如果不是则直接返回 falseif (anObject instanceof String) {String anotherString = (String)anObject;int n = value.length;if (n == anotherString.value.length) {// 把两个字符串都转换为 char 数组对比char v1[] = value;char v2[] = anotherString.value;int i = 0;// 循环比对两个字符串的每一个字符while (n-- != 0) {// 如果其中有一个字符不相等就 true false，否则继续对比if (v1[i] != v2[i])return false;i++;}return true;}}return false;}

2. final 修饰的好处从 String 类的源码我们可以看出 String 是被 final 修饰的不可继承类，源码如下：
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence { //...... }那这样设计有什么好处呢？
【java类的特点（java程序设计语言的特点）】Java 语言之父 James Gosling 的回答是，他会更倾向于使用 final，因为它能够缓存结果，当你在传参时不需要考虑谁会修改它的值；如果是可变类的话，则有可能需要重新拷贝出来一个新值进行传参，这样在性能上就会有一定的损失。
James Gosling 还说迫使 String 类设计成不可变的另一个原因是安全，当你在调用其他方法时，比如调用一些系统级操作指令之前，可能会有一系列校验，如果是可变类的话，可能在你校验过后，它的内部的值又被改变了，这样有可能会引起严重的系统崩溃问题，这是迫使 String 类设计成不可变类的一个重要原因。
总结来说，使用 final 修饰的第一个好处是安全；第二个好处是高效，以 JVM 中的字符串常量池来举例，如下两个变量：
String s1 = "java";String s2 = "java";只有字符串是不可变时，我们才能实现字符串常量池，字符串常量池可以为我们缓存字符串，提高程序的运行效率，如下图所示：

文章插图
试想一下如果 String 是可变的，那当 s1 的值修改之后，s2 的值也跟着改变了，这样就和我们预期的结果不相符了，因此也就没有办法实现字符串常量池的功能了。
3. String 和 StringBuilder、StringBuffer 的区别因为 String 类型是不可变的，所以在字符串拼接的时候如果使用 String 的话性能会很低，因此我们就需要使用另一个数据类型 StringBuffer，它提供了 append 和 insert 方法可用于字符串的拼接，它使用 synchronized 来保证线程安全，如下源码所示：

@Overridepublic synchronized StringBuffer append(Object obj) {toStringCache = null;super.append(String.valueOf(obj));return this;}@Overridepublic synchronized StringBuffer append(String str) {toStringCache = null;super.append(str);return this;}

因为它使用了 synchronized 来保证线程安全，所以性能不是很高，于是在 JDK 1.5 就有了 StringBuilder，它同样提供了 append 和 insert 的拼接方法，但它没有使用 synchronized 来修饰，因此在性能上要优于 StringBuffer，所以在非并发操作的环境下可使用 StringBuilder 来进行字符串拼接。
4. String 和 JVMString 常见的创建方式有两种，直接赋值的方式“String s1 = "Java";”和“String s2 = new String("Java");”的方式，但两者在 JVM 的存储区域却截然不同，在 JDK 1.8 中，变量 s1 会先去字符串常量池中找字符串 “Java”，如果有相同的字符则直接返回常量句柄，如果没有此字符串则会先在常量池中创建此字符串，然后再返回常量句柄；而变量 s2 是直接在堆上创建一个变量，如果调用 intern 方法才会把此字符串保存到常量池中，如下代码所示：

String s1 = new String("Java");String s2 = s1.intern();String s3 = "Java";System.out.println(s1 == s2); // falseSystem.out.println(s2 == s3); // true

它们在 JVM 存储的位置，如下图所示：

文章插图

小贴士：JDK 1.7 之后把永生代换成的元空间，把字符串常量池从方法区移到了 Java 堆上。

除此之外编译器还会对 String 字符串做一些优化，例如以下代码：
String s1 = "Ja" + "va";String s2 = "Java";System.out.println(s1 == s2);虽然 s1 拼接了多个字符串，但对比的结果却是 true，我们使用反编译工具，看到的结果如下：

Compiled from "StringExample.java"public class com.lagou.interview.StringExample {public com.lagou.interview.StringExample();Code:0: aload_01: invokespecial #1// Method java/lang/Object."<init>":()V4: returnLineNumberTable:line 3: 0public static void main(java.lang.String[]);Code:0: ldc#2// String Java2: astore_13: ldc#2// String Java5: astore_26: getstatic#3// Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;9: aload_110: aload_211: if_acmpne1814: iconst_115: goto1918: iconst_019: invokevirtual #4// Method java/io/PrintStream.println:(Z)V22: returnLineNumberTable:line 5: 0line 6: 3line 7: 6line 8: 22}

从编译代码 #2 可以看出，代码 "Ja"+"va" 被直接编译成了 "Java" ，因此 s1==s2 的结果才是 true，这就是编译器对字符串优化的结果。
小结
本课时从 String 的源码入手，重点讲了 String 的构造方法、equals() 方法和 compareTo() 方法，其中 equals() 重写了 Object 的 equals() 方法，把引用对比改成了字符串值对比，也介绍了 final 修饰 String 的好处，可以提高效率和增强安全性，同时我们还介绍了 String 和 JVM 的一些执行细节。
OK，这节课就讲到这里啦，下一课时我将分享“HashMap 底层实现原理是什么？JDK8 做了哪些优化？”，记得按时来听课哈。想学习更多，可以查看我们的课程哦~
拉勾教育版权所有：Java 面试真题及源码 34 讲
版权声明：本文版权归属拉勾教育及该专栏作者，任何媒体、网站或个人未经本网协议授权不得转载、链接、转贴或以其他方式复制发布/发表，违者必究。