Java中的String隙弛、StringBuilder和StringBuffer

一.你了解String類嗎架馋?

想要了解一個類,最好的辦法就是看這個類的實現(xiàn)源代碼驶鹉,String類的實現(xiàn)在

\jdk1.6.0_14\src\java\lang\String.java?? 文件中绩蜻。

打開這個類文件就會發(fā)現(xiàn)String類是被final修飾的:

從上面可以看出幾點:

1)String類是final類,也即意味著String類不能被繼承室埋,并且它的成員方法都默認為final方法办绝。在Java中,被final修飾的類是不允許被繼承的姚淆,并且該類中的成員方法都默認為final方法孕蝉。在早期的JVM實現(xiàn)版本中,被final修飾的方法會被轉為內(nèi)嵌調用以提升執(zhí)行效率腌逢。而從Java SE5/6開始降淮,就漸漸擯棄這種方式了。因此在現(xiàn)在的Java SE版本中,不需要考慮用final去提升方法調用效率佳鳖。只有在確定不想讓該方法被覆蓋時霍殴,才將方法設置為final。

2)上面列舉出了String類中所有的成員屬性系吩,從上面可以看出String類其實是通過char數(shù)組來保存字符串的来庭。

下面再繼續(xù)看String類的一些方法實現(xiàn):

從上面的三個方法可以看出,無論是sub操穿挨、concat還是replace操作都不是在原有的字符串上進行的月弛,而是重新生成了一個新的字符串對象。也就是說進行這些操作后科盛,最原始的字符串并沒有被改變帽衙。

在這里要永遠記住一點:

“對String對象的任何改變都不影響到原對象,相關的任何change操作都會生成新的對象”贞绵。

在了解了于String類基礎的知識后厉萝,下面來看一些在平常使用中容易忽略和混淆的地方。

二.深入理解String但壮、StringBuffer冀泻、StringBuilder

1.String str="hello world"和String str=new String("hello world")的區(qū)別

想必大家對上面2個語句都不陌生,在平時寫代碼的過程中也經(jīng)常遇到蜡饵,那么它們到底有什么區(qū)別和聯(lián)系呢?下面先看幾個例子:

這段代碼的輸出結果為:

為什么會出現(xiàn)這樣的結果胳施?下面解釋一下原因:

在前面一篇講解關于JVM內(nèi)存機制的一篇博文中提到 溯祸,在class文件中有一部分 來存儲編譯期間生成的 字面常量以及符號引用,這部分叫做class文件常量池舞肆,在運行期間對應著方法區(qū)的運行時常量池焦辅。

因此在上述代碼中,String str1 = "hello world";和String str3 = "hello world"; 都在編譯期間生成了 字面常量和符號引用椿胯,運行期間字面常量"hello world"被存儲在運行時常量池(當然只保存了一份)筷登。通過這種方式來將String對象跟引用綁定的話,JVM執(zhí)行引擎會先在運行時常量池查找是否存在相同的字面常量哩盲,如果存在前方,則直接將引用指向已經(jīng)存在的字面常量;否則在運行時常量池開辟一個空間來存儲該字面常量廉油,并將引用指向該字面常量惠险。

總所周知,通過new關鍵字來生成對象是在堆區(qū)進行的抒线,而在堆區(qū)進行對象生成的過程是不會去檢測該對象是否已經(jīng)存在的班巩。因此通過new來創(chuàng)建對象,創(chuàng)建出的一定是不同的對象嘶炭,即使字符串的內(nèi)容是相同的抱慌。

2.String逊桦、StringBuffer以及StringBuilder的區(qū)別

既然在Java中已經(jīng)存在了String類,那為什么還需要StringBuilder和StringBuffer類呢抑进?

那么看下面這段代碼:

這句 string += "hello";的過程相當于將原有的string變量指向的對象內(nèi)容取出與"hello"作字符串相加操作再存進另一個新的String對象當中卫袒,再讓string變量指向新生成的對象。如果大家還有疑問可以反編譯其字節(jié)碼文件便清楚了:


從這段反編譯出的字節(jié)碼文件可以很清楚地看出:從第8行開始到第35行是整個循環(huán)的執(zhí)行過程单匣,并且每次循環(huán)會new出一個StringBuilder對象夕凝,然后進行append操作,最后通過toString方法返回String對象户秤。也就是說這個循環(huán)執(zhí)行完畢new出了10000個對象码秉,試想一下,如果這些對象沒有被回收鸡号,會造成多大的內(nèi)存資源浪費转砖。從上面還可以看出:string+="hello"的操作事實上會自動被JVM優(yōu)化成:

StringBuilder str = new StringBuilder(string);

str.append("hello");

str.toString();

再看下面這段代碼:

反編譯字節(jié)碼文件得到:


從這里可以明顯看出,這段代碼的for循環(huán)式從13行開始到27行結束鲸伴,并且new操作只進行了一次府蔗,也就是說只生成了一個對象,append操作是在原有對象的基礎上進行的汞窗。因此在循環(huán)了10000次之后姓赤,這段代碼所占的資源要比上面小得多。

那么有人會問既然有了StringBuilder類仲吏,為什么還需要StringBuffer類不铆?查看源代碼便一目了然,事實上裹唆,StringBuilder和StringBuffer類擁有的成員屬性以及成員方法基本相同誓斥,區(qū)別是StringBuffer類的成員方法前面多了一個關鍵字:synchronized,不用多說许帐,這個關鍵字是在多線程訪問時起到安全保護作用的,也就是說StringBuffer是線程安全的劳坑。

下面摘了2段代碼分別來自StringBuffer和StringBuilder,insert方法的具體實現(xiàn):

三.不同場景下三個類的性能測試

從第二節(jié)我們已經(jīng)看出了三個類的區(qū)別成畦,這一小節(jié)我們來做個小測試距芬,來測試一下三個類的性能區(qū)別:

上面提到string+="hello"的操作事實上會自動被JVM優(yōu)化,看下面這段代碼:


得到驗證羡鸥。

下面對上面的執(zhí)行結果進行一般性的解釋:

1)對于直接相加字符串蔑穴,效率很高,因為在編譯器便確定了它的值惧浴,也就是說形如"I"+"love"+"java"; 的字符串相加存和,在編譯期間便被優(yōu)化成了"Ilovejava"。這個可以用javap -c命令反編譯生成的class文件進行驗證。

對于間接相加(即包含字符串引用)捐腿,形如s1+s2+s3; 效率要比直接相加低纵朋,因為在編譯器不會對引用變量進行優(yōu)化。

2)String茄袖、StringBuilder操软、StringBuffer三者的執(zhí)行效率:

StringBuilder > StringBuffer > String

當然這個是相對的,不一定在所有情況下都是這樣宪祥。

比如String str = "hello"+ "world"的效率就比 StringBuilder st? = new StringBuilder().append("hello").append("world")要高聂薪。

因此,這三個類是各有利弊蝗羊,應當根據(jù)不同的情況來進行選擇使用:

當字符串相加操作或者改動較少的情況下藏澳,建議使用 String str="hello"這種形式;

當字符串相加操作較多的情況下耀找,建議使用StringBuilder翔悠,如果采用了多線程,則使用StringBuffer野芒。

四.常見的關于String蓄愁、StringBuffer的面試題

下面是一些常見的關于String、StringBuffer的一些面試筆試題狞悲,若有不正之處撮抓,請諒解和批評指正。

1. 下面這段代碼的輸出結果是什么效诅?

String a = "hello2";   String b = "hello" + 2;   System.out.println((a == b));

輸出結果為:true胀滚。原因很簡單,"hello"+2在編譯期間就已經(jīng)被優(yōu)化成"hello2"乱投,因此在運行期間,變量a和變量b指向的是同一個對象顷编。

2.下面這段代碼的輸出結果是什么戚炫?

String a = "hello2";  ? String b = "hello"; ????? String c = b + 2; ????? System.out.println((a == c));

輸出結果為:false。由于有符號引用的存在媳纬,所以? String c = b + 2;不會在編譯期間被優(yōu)化双肤,不會把b+2當做字面常量來處理的,因此這種方式生成的對象事實上是保存在堆上的钮惠。因此a和c指向的并不是同一個對象茅糜。javap -c得到的內(nèi)容:


3.下面這段代碼的輸出結果是什么?

String a = "hello2"; ?   final String b = "hello"; ????? String c = b + 2; ????? System.out.println((a == c));

輸出結果為:true素挽。對于被final修飾的變量蔑赘,會在class文件常量池中保存一個副本,也就是說不會通過連接而進行訪問,對final變量的訪問在編譯期間都會直接被替代為真實的值缩赛。那么String c = b + 2;在編譯期間就會被優(yōu)化成:String c = "hello" + 2; 下圖是javap -c的內(nèi)容:


4.下面這段代碼輸出結果為:

輸出結果為false耙箍。這里面雖然將b用final修飾了,但是由于其賦值是通過方法調用返回的酥馍,那么它的值只能在運行期間確定辩昆,因此a和c指向的不是同一個對象。

5.下面這段代碼的輸出結果是什么旨袒?

這里面涉及到的是String.intern方法的使用汁针。在String類中,intern方法是一個本地方法砚尽,在JAVA SE6之前施无,intern方法會在運行時常量池中查找是否存在內(nèi)容相同的字符串,如果存在則返回指向該字符串的引用尉辑,如果不存在帆精,則會將該字符串入池,并返回一個指向該字符串的引用隧魄。因此卓练,a和d指向的是同一個對象。

6.String str = new String("abc")創(chuàng)建了多少個對象购啄?

這個問題在很多書籍上都有說到比如《Java程序員面試寶典》襟企,包括很多國內(nèi)大公司筆試面試題都會遇到,大部分網(wǎng)上流傳的以及一些面試書籍上都說是2個對象狮含,這種說法是片面的顽悼。

如果有不懂得地方可以參考這篇帖子:

http://rednaxelafx.iteye.com/blog/774673/

首先必須弄清楚創(chuàng)建對象的含義,創(chuàng)建是什么時候創(chuàng)建的几迄?這段代碼在運行期間會創(chuàng)建2個對象么蔚龙?毫無疑問不可能,用javap -c反編譯即可得到JVM執(zhí)行的字節(jié)碼內(nèi)容:


很顯然映胁,new只調用了一次木羹,也就是說只創(chuàng)建了一個對象。

而這道題目讓人混淆的地方就是這里解孙,這段代碼在運行期間確實只創(chuàng)建了一個對象坑填,即在堆上創(chuàng)建了"abc"對象。而為什么大家都在說是2個對象呢弛姜,這里面要澄清一個概念? 該段代碼執(zhí)行過程和類的加載過程是有區(qū)別的脐瑰。在類加載的過程中,確實在運行時常量池中創(chuàng)建了一個"abc"對象廷臼,而在代碼執(zhí)行過程中確實只創(chuàng)建了一個String對象苍在。

因此绝页,這個問題如果換成 String str = new String("abc")涉及到幾個String對象?合理的解釋是2個忌穿。

個人覺得在面試的時候如果遇到這個問題抒寂,可以向面試官詢問清楚”是這段代碼執(zhí)行過程中創(chuàng)建了多少個對象還是涉及到多少個對象“再根據(jù)具體的來進行回答。

7.下面這段代碼1)和2)的區(qū)別是什么掠剑?

1)的效率比2)的效率要高屈芜,1)中的"love"+"java"在編譯期間會被優(yōu)化成"lovejava"朴译,而2)中的不會被優(yōu)化井佑。下面是兩種方式的字節(jié)碼:

1)的字節(jié)碼:

2)的字節(jié)碼:

可以看出,在1)中只進行了一次append操作眠寿,而在2)中進行了兩次append操作躬翁。

參考資料:

轉載自:探秘Java中的String、StringBuilder以及StringBuffer

http://rednaxelafx.iteye.com/blog/774673/

http://www.blogjava.net/Jack2007/archive/2008/06/17/208602.html

http://www.jb51.net/article/36041.htm

http://blog.csdn.net/yirentianran/article/details/2871417

http://www.jb51.net/article/33398.htm

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