Java 字符串的世界，还真挺好玩
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2021-04-19 00:59
作者 | 白色蜗牛
来源 | 蜗牛互联网（ID: woniu_internet）
本文大纲：
前言
在上一篇文章 Java 基本类型的各种运算，你真的了解了么？ 里，我们学习了 Java 的基本类型和他们之间的运算。Java 基本类型可谓是 Java 世界里使用最频繁的数据类型了。除此之外，有种数据类型你也一定会遇到，它在 Java 世界里使用也相当频繁。它就是字符串！
听到字符串，你是不是想起了字符这种类型。不过在 Java 里，字符和字符串是两种不同的类型。
字符串的定义与形式
字符类型你应该比较熟悉，通过关键词 char 来申明一个字符。
值只能是一个英文字符或者一个中文字符或者是 Unicode 编码，用单引号包住。如下：
// char 用 ascii 字符赋值
char charWithAscii = '.';
char charWithZh = '牛';
char a = '\u0041';// 值为 A
而字符串，顾名思义，就是多个字符连接而成的串。通过关键词 String 来声明一个字符串。
值可以是 null 或者空字符串或者单字符串或者多字符串，用双引号包住。如下：
// null 字符串，未指定地址
String nullStr = null;
// 空字符串，包含 0 个字符
String blankStr = "";
// 包含一个字符
String oneCharStr = "A";
// 包含多个字符，打印 蜗牛666 A
String multiCharStr = "蜗牛666 \u0041";
你会发现字符串的值可以是 null，因为字符串类型 String 是引用类型，值为 null，就说明值不存在，也就是这个变量不指向任何对象。这也是它和基本类型 char 的区别所在。
那作为引用类型，String 就可以通过 new 的方式声明，比如：
String newStr = new String("蜗牛666");
另外，你也会发现字符串比字符存储了更丰富的数据，实际上，一个字符串可以存储 0 到任意多个字符。只要把数据内容用双引号包起来就好。
不过，如果你的数据内容本身就有双引号，会发生什么呢？
没错，连编译都过不去！编译器会提示你字符串非法行尾，因为编译器判断的时候，会把中间引号当成字符串结尾，导致第三个引号开始的字符串语法出错。
那此时就要用到转义字符了，这个 case 里可以通过反斜杠 \ 转义中间的引号。
String str = "蜗牛666\"";
这样就不会报错了。
字符串的存储方式
我们知道，程序在运行时，会针对不同类型的变量数据做运算，最终输出结果。那其实运算过程中的变量数据都是存在栈里边，根据栈先进后出的特点，完成程序的运行逻辑。而对 Java 这种面向对象编程的语言，对象的信息就没放栈里边，而存到了堆里边，栈只存对象的引用地址。
另外，有些数据要求是不可变的，Java 会分配一块常量池出来。
比如 String 的场景。
String str1 = "蜗牛666";
String str2 = "蜗牛666";
String newStr1 = new String("蜗牛666");
String newStr2 = new String("蜗牛666");
str1 和 str2 就存储在常量池中。而常量池中的数据只有一份，因此 str1 和 str2 其实是指向同一块内存空间。
newStr1 和 newStr2 是通过 new 语法创建的对象，在创建的过程中，Java 会先去常量池中查找是否已有 蜗牛666 对象，如果没有则在常量池中创建一个 蜗牛666 对象，然后在堆中创建一个 蜗牛666 的拷贝对象。
所以 new String("xxx"); 这行代码会产生几个对象？
答案是一个或两个。如果常量池中原来没有 xxx，就是两个。如果有就是一个。
字符串的特点
字符串最大的特点就是不可变性。前边也有提过，字符串在常量池会有一份，常量这个信息就说明字符串具备不可变性了。
我们看下实例，你猜下以下程序会输出什么：
String strChange = "蜗牛666";
System.out.println(strChange);
strChange = "蜗牛888";
System.out.println(strChange);
都是 蜗牛666？因为字符串不可变嘛
事实上不是：
蜗牛666
蜗牛888
难道 蜗牛666 被改成 蜗牛888 了？
实际上不是，蜗牛666 和 蜗牛888 都在，只是 strChange 的指向变了。
程序在执行 String strChange = "蜗牛666"; 时，JVM 虚拟机先在常量池创建字符串 蜗牛666 ，然后把变量 strChange 指向它。
然后在执行 strChange = "蜗牛888"; 时，JVM 虚拟机先在常量池创建字符串 蜗牛888 ，然后把变量 strChange指向它。
所以你会发现，刚开始的字符串 蜗牛666 还在，只是变量 strChange 不再指向它了。
因此，字符串的不可变特性，是指字符串内容不可变。
另外，字符串的不可变特性，也带来了两个好处。
一个是 String 对象可以缓存哈希码。在 String 类的源码中，你可以看到这么一个属性。
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0
hash 的值是基于字符串的每个字符计算得出。那字符串的不可变特性，就能保证 hash 的唯一性，因此可以缓存起来，被频繁使用。这也是性能优化的一种手段。
另外一个就是字符串的不可变特性保证了很多场景下的安全。
很多 Java 类库都会选择 String 作为参数，像文件路径 path 这些。如果 String 会经常改变，那就有各种安全隐患。
字符串的常用场景
比较
和基本类型相比，字符串也有比较的能力。比如下面的比较方式。
String equalChar = "蜗牛";
String euqalCharCompare = "蜗牛";
System.out.println(equalChar == euqalCharCompare);
直接常量定义的方式，没有问题，会输出 true 。但如果通过 new 的方式定义那就容易出错了，比如以下的代码，你知道输出什么么？
String equalMethod = new String("蜗牛");
String euqalMethodCompare = new String("蜗牛");
System.out.println(equalMethod == euqalMethodCompare);
会输出 false ，而这是不符合我们预期的。为什么会这样呢？
因为 == 对于引用类型而言，比较的是引用的地址。而上边两个字符串都是 new 出来的新对象。引用地址自然不同。
那如果想只比较内容怎么做呢？可以使用 Java String 自带的 equals 方法！
System.out.println(equalMethod.equals(euqalMethodCompare));
此时就能正常输出 true 了。
拼接
最简单的拼接就是用 + 连接符，比如以下代码。
/**
* 字符串连接
*
* @author 蜗牛
* @from 公众号：蜗牛互联网
*/
public class StringConnect {
public static void main(String[] args) {
String name = "蜗牛";
String age = "18";
String profile = name + " " + age;
System.out.println(profile);
}
}
运行代码会输出：
蜗牛 18
我们可以通过反编译看下，这段代码发生了什么，输入命令：
javap -c StringConnect
我们看到有如下输出：
你会发现，加号连接符实际上是 Java 编译器的优化，底层是用了 StringBuilder 这个类，它的 append 方法就起了拼接的效果。
如果拼接的字符串数量有限，相对固定，建议用加号连接符，这样一行代码搞定！
如果拼接的字符串有相关的逻辑，比如循环拼接，字符串数量不太固定，那建议用 StringBuilder 这个工具类。
另外， StringBuilder 是线程不安全的，如果你是多线程开发环境，为了保证程序不出错，可以用它的兄弟类 StringBuffer ，这个类方法和 StringBuilder 一致，只是增加了线程安全的能力。
总结
本文围绕着字符串介绍了它的定义和形式，另外它的存储方式如果了解不清晰的话，在一些逻辑判断上容易出错。字符串的不可变特性，既提升了它的访问性能，又保证了安全性。字符串最常用的场景，就是比较和拼接，当然还有很多其他使用场景，我们后边可以再细讲。
