Java語言中的String對象是一個非常常見的數(shù)據(jù)類型，大多數(shù)情況下我們都是在使用String對象來表示字符串類型的數(shù)據(jù)。Java中的String類是一個final class，它是不可被繼承的。本文將對Java中的String對象進行詳細全面的描述，包括以下幾個方面：

一、String類的概述

在 Java 中，字符串是一種常見的數(shù)據(jù)類型，經(jīng)常用于存儲一些文本信息。而String類則是Java提供的專門用于字符串操作的類，在Java標準庫中，它位于java.lang包中。

String類是不可被繼承的final類，即它不能被其他類所繼承，也就是說它不能被修改。String類是通過使用Unicode字符集來表示字符串的，這使得Java支持多語言字符集。由于String類的不可變性（immutable），所以它可以作為安全的參數(shù)發(fā)送給諸如網(wǎng)絡(luò)連接或數(shù)據(jù)庫鏈接之類的方法，而不必擔心其被篡改。String對象可以用來存儲任何字符串類型的數(shù)據(jù)，包括HTML、XML等格式的字符串。

二、String類的構(gòu)造函數(shù)

在 Java 中，String類提供了多種構(gòu)造函數(shù)，可以用于創(chuàng)建字符串對象。下面是String類的一些常用構(gòu)造函數(shù)：

• String(char[] value)：根據(jù)字符數(shù)組value來創(chuàng)建String對象。
• String(char[] value, int offset, int count)：根據(jù)字符數(shù)組value的指定部分(offset開始的count個字符)來創(chuàng)建String對象。
• String(byte[] bytes)：根據(jù)字節(jié)數(shù)組bytes來創(chuàng)建String對象，使用平臺默認的字符集。
• String(byte[] bytes, Charset charset)：根據(jù)字節(jié)數(shù)組bytes來創(chuàng)建String對象，使用指定的字符集charset。
• String(String original)：根據(jù)原始字符串original來創(chuàng)建String對象。

例如：

String str1 = new String("Hello World!"); 
char[] charArray = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l', 'd', '!'};
String str2 = new String(charArray);

三、String類的常用方法

在Java中，String類還提供了很多常用的方法，下面我們來介紹一些常用的方法：

3.1、字符串拼接

String concat(String str)：連接指定的字符串參數(shù)到此字符串的末尾。

例如：

String s1 = "Hello";
String s2 = "World";
String s3 = s1.concat(s2); // s3 = "HelloWorld"

3.2、字符串截取

• char charAt(int index)：返回指定索引處的 char 值。
• int indexOf(int ch)：返回指定字符在此字符串中第一次出現(xiàn)處的索引。
• int indexOf(int ch, int fromIndex)：返回指定字符在此字符串中從指定位置后第一次出現(xiàn)處的索引。
• int indexOf(String str)：返回指定子字符串在此字符串中第一次出現(xiàn)處的索引。
• int lastIndexOf(int ch)：返回指定字符在此字符串中最后一次出現(xiàn)處的索引。
• int lastIndexOf(int ch, int fromIndex)：返回指定字符在此字符串中從指定位置前最后一次出現(xiàn)處的索引。
• int lastIndexOf(String str)：返回指定子字符串在此字符串中最后一次出現(xiàn)處的索引。
• String substring(int beginIndex)：返回一個新的字符串，它是此字符串的一個子字符串。
• String substring(int beginIndex, int endIndex)：返回一個新的字符串，它是此字符串的一個子字符串。

例如：

String str = "Java is the best programming language!";
System.out.println(str.charAt(5)); // out: 'i'
System.out.println(str.indexOf("the")); // out: 8
System.out.println(str.substring(0, 4)); // out: "Java"

3.3、字符串替換

• String replace(char oldChar, char newChar)：返回一個新的字符串，它是通過用 newChar 替換此字符串中出現(xiàn)的所有 oldChar 得到的。
• String replace(CharSequence target, CharSequence replacement)：使用指定的 replacement 替換此字符串所有匹配給定的正則表達式的子字符串。

例如：

String str = "Java is the best programming language!";
System.out.println(str.replace('a', 'A')); // out: "JAvA is the best progrAmming lAnguAge!"
System.out.println(str.replace("the", "a")); // out: "Java is a best programming language!"

3.4、字符串分割

• String[] split(String regex)：根據(jù)指定的正則表達式拆分此字符串。
• String[] split(String regex, int limit)：根據(jù)指定的正則表達式拆分此字符串，最多拆分出limit個子字符串。

例如：

String str = "Java is the best programming language!";
String[] words1 = str.split(" ");
System.out.println(Arrays.toString(words1)); 
// out: ["Java", "is", "the", "best", "programming", "language!"]
String[] words2 = str.split(" ", 3); 
System.out.println(Arrays.toString(words2)); 
// out: ["Java", "is", "the best programming language!"]

3.5、大小寫轉(zhuǎn)換

• String toLowerCase()：使用默認語言環(huán)境的規(guī)則將此 String 所有字符都轉(zhuǎn)換為小寫。
• String toUpperCase()：使用默認語言環(huán)境的規(guī)則將此 String 所有字符都轉(zhuǎn)換為大寫。

例如：

String str = "Java is the best programming language!";
System.out.println(str.toUpperCase()); // out: "JAVA IS THE BEST PROGRAMMING LANGUAGE!"

3.6、字符串比較

• boolean equals(Object anObject)：將此字符串與指定對象進行比較。如果兩個對象相等，則返回 true；否則返回 false。
• boolean equalsIgnoreCase(String anotherString)：將此 String 與另一個 String 進行比較，不考慮大小寫。
• boolean startsWith(String prefix)：測試此字符串是否以指定的前綴開始。
• boolean endsWith(String suffix)：測試此字符串是否以指定的后綴結(jié)束。
• int compareTo(String anotherString)：按字典順序比較兩個字符串。

例如：

String str1 = "Java is awesome!";
String str2 = "Java is great!";
System.out.println(str1.equals(str2)); // out: false
System.out.println(str1.startsWith("Java")); // out: true
System.out.println(str2.endsWith("great!")); // out: true
System.out.println(str1.compareTo(str2)); // out: -6

四、String類的不可變性原理及優(yōu)缺點

String類在Java中是不可變的（immutable）的，這意味著一旦創(chuàng)建了一個String對象，它的值就不能被修改。String類的不可變性主要由以下兩個方面造成：

4.1、String類的存儲結(jié)構(gòu)

在Java中，String對象實際上是一個包含字符數(shù)組的引用和一個表示字符串長度的整數(shù)。因此，在進行字符串操作時，String對象的引用和長度是不會變化的，只有字符數(shù)組才會被修改。而由于Java數(shù)組是一個固定長度的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此String對象的不可變性就被保證了。

4.2、String類的操作方法

在Java中，String對象提供了很多用于字符串操作的方法（例如substring、concat等）。這些方法都是返回一個新的String對象，而不會在原有的String對象上進行修改，這也保證了String對象的不可變性。

String對象的不可變性帶來了下面的優(yōu)點：

• 線程安全：由于String對象的不可變性，多個線程可以對同一個String對象進行訪問操作，而不必擔心數(shù)據(jù)的安全問題。
• 安全性：由于String對象不可變，它不能被篡改，從而可以避免一些惡意攻擊。
• 性能優(yōu)化：由于String對象是不可變的，因此可以進行一些性能方面的優(yōu)化。例如，String類實現(xiàn)了字符串池這個概念。

同時也存在以下缺點：

• 內(nèi)存占用：由于每次使用String類進行字符串操作時，都會創(chuàng)建一個新的String對象，并且原有的String對象不會被修改，這樣就會占用更多的內(nèi)存空間。
• 創(chuàng)建大量垃圾對象：由于String對象的不可變性，每進行一次字符串操作就會創(chuàng)建一個新的String對象，如果進行大量的字符串操作，就會創(chuàng)建大量的垃圾對象，導(dǎo)致垃圾回收器的頻繁運行。
• 字符串拼接效率低：由于每進行一次字符串拼接操作，就會創(chuàng)建一個新的String對象，效率較低。

五、String類的實現(xiàn)原理及性能問題

在 Java 中，String對象是通過char[]字符數(shù)組來存儲字符串的。StringBuilder和StringBuffer也是通過char[]數(shù)組來存儲字符串的，只不過它們在進行字符串操作時，會在原有的char[]數(shù)組上進行修改，而不是每次都創(chuàng)建一個新的char[]數(shù)組。

由于String對象的不可變性，每次對String對象進行字符串操作時都會創(chuàng)建一個新的String對象，這樣會導(dǎo)致大量的內(nèi)存開銷和垃圾對象的產(chǎn)生，因此在進行大量的字符串操作時，應(yīng)該盡量使用StringBuilder或StringBuffer來避免這些問題。

StringBuilder和StringBuffer都繼承了AbstractStringBuilder類，它們之間的區(qū)別在于StringBuilder是線程不安全的，而StringBuffer是線程安全的。如果多個線程需要對同一個字符串進行操作時，應(yīng)該使用StringBuffer來保證線程安全性。

在進行字符串操作時，如果需要創(chuàng)建一個新的String對象，可以使用靜態(tài)方法String.valueOf()或者直接將字符數(shù)組傳遞給String類的構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建新的String對象，這樣可以避免產(chǎn)生大量的垃圾對象。

六、字符串池的工作原理

Java中有一種稱為字符串池（String Pool）的機制，它的主要作用是避免創(chuàng)建重復(fù)的String對象，從而節(jié)省內(nèi)存空間。

當創(chuàng)建一個字符串時，JVM首先會在字符串池中查找該字符串是否已經(jīng)存在。如果存在，則返回該字符串在字符串池中的引用；否則，在字符串池中創(chuàng)建該字符串，并返回該字符串在字符串池中的引用。

下面是一個示例代碼：

String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello";
String str3 = new String("Hello");

System.out.println(str1 == str2); // true，因為str1和str2都指向字符串池中的同一個對象
System.out.println(str1 == str3); // false，因為str3指向堆內(nèi)存中新創(chuàng)建的String對象

因此，如果需要創(chuàng)建多個相同的字符串對象，可以直接使用字符串池中已有的對象，這樣可以節(jié)省內(nèi)存空間。

七、String類與StringBuilder、StringBuffer的比較

在進行字符串操作時，Java中常用的有String、StringBuilder和StringBuffer三種類。

• String：String類是不可變的，每次進行字符串操作時都會創(chuàng)建一個新的String對象。因此，在需要大量字符串操作時，使用String類效率較低。
• StringBuilder：StringBuilder是可變的，它可以在原有的字符數(shù)組上進行修改，而不用每次都創(chuàng)建一個新的字符數(shù)組。因此，在需要大量字符串操作時，使用StringBuilder類可以提高效率。
• StringBuffer：StringBuffer也是可變的，并且是線程安全的，因此適用于多個線程對同一字符串進行操作的場景。

下面是一個比較字符串拼接效率的示例代碼：

String s = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    s += "a";
}

上述代碼中使用了String來進行字符串拼接操作，每次都會創(chuàng)建一個新的String對象，因此效率較低。下面是使用StringBuilder進行字符串拼接的代碼示例：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    sb.append("a");
}
String s = sb.toString();

由于StringBuilder是可變的，因此在進行字符串操作時效率較高。

總之，在進行大量的字符串操作時，應(yīng)該盡量使用StringBuilder或StringBuffer，避免使用String類導(dǎo)致效率低下。

以上就是一文帶你吃透Java中的String類的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Java String類的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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