String底层原理学习笔记

1、String的定义

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {  }

String是一个final类,既不能被继承的类

String类实现了java.io.Serializable接口,可以实现序列化

String类实现了Comparable<String>,可以用于比较大小(按顺序比较单个字符的ASCII码)

String类实现了 CharSequence 接口,表示是一个有序字符的序列,因为String的本质是一个char类型数组\

2、字段属性

/**用来存储char型字符数组 这是String字符串的本质,是一个字符集合,而且是final的,是不可变的。*/
private final char value[];

/** 缓存hash,默认0*/
private int hash; // Default to 0

/**实现序列化的标识 */
private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;

3、构造函数

构造函数有16个;

/**
 * String的无参构造函数,默认是一个空字符串,但是我们一般不这么实例化,因为字符串是不可变的,可以直接String a=”aaaaa”
 */
public String() {
    this.value = "".value;
}

/**
这是一个有参构造函数,参数为一个String对象
    * 将形参的value和hash赋值给实例对象作为初始化
    * 相当于深拷贝了一个形参String对象,返回了一个新的对象
        但是还是不建议这么构造    
 */
public String(String original) {
    this.value = original.value;
    this.hash = original.hash;
}

/**
这是一个有参构造函数,参数为一个char字符数组,
这里使用Array拷贝,而不是引用原来的字符数组,有可能是因为这个非常长的字符数组一直在被引用,所以无法被回收,就可能导致内存泄露
    * 意义就是通过字符数组去构建一个新的String对象  
 */
public String(char value[]) {
    this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}

/**
这是一个有参构造函数,参数为char字符数组,offset(起始位置,偏移量),count(个数)
    * 作用就是在char数组的基础上,从offset位置开始计数count个,构成一个新的String的字符串
    * 意义就类似于截取count个长度的字符集合构成一个新的String对象
*/
public String(char value[], int offset, int count) {
    if (offset < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
    }
    if (count <= 0) {
        if (count < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
        }
        if (offset <= value.length) {
            this.value = "".value;
            return;
        }
    }
    // Note: offset or count might be near -1>>>1.
    if (offset > value.length - count) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
    }
//上面这一段都是校验然后抛异常
//重点,截取字符,这里也用到数组拷贝 
    this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);
}

/**
 * 这是一个有参构造函数,参数为int字符数组,offset(起始位置,偏移量),count(个数)
    * 作用跟04构造函数差不多,但是传入的不是char字符数组,而是int数组。
    * 而int数组的元素则是字符对应的ASCII整数值
    * 例子:new String(new int[]{97,98,99},0,3);   output: abc
 */
public String(int[] codePoints, int offset, int count) {
    if (offset < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
    }
    if (count <= 0) {
        if (count < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
        }
        if (offset <= codePoints.length) {
            this.value = "".value;
            return;
        }
    }
    // Note: offset or count might be near -1>>>1.
    if (offset > codePoints.length - count) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
    }

    final int end = offset + count;

    // Pass 1: Compute precise size of char[]
    int n = count;
    for (int i = offset; i < end; i++) {
        int c = codePoints[i];
        if (Character.isBmpCodePoint(c))
            continue;
        else if (Character.isValidCodePoint(c))
            n++;
        else throw new IllegalArgumentException(Integer.toString(c));
    }

    // Pass 2: Allocate and fill in char[]
    final char[] v = new char[n];

    for (int i = offset, j = 0; i < end; i++, j++) {
        int c = codePoints[i];
        if (Character.isBmpCodePoint(c))
            v[j] = (char)c;
        else
            Character.toSurrogates(c, v, j++);
    }

    this.value = v;
}

过时的方法就不列出来的。

/**
 *  这是一个有参构造函数,参数为byte数组,offset(起始位置,偏移量),长度,和字符编码格式
    * 就是传入一个byte数组,从offset开始截取length个长度,其字符编码格式为charsetName,如UTF-8
    * 例子:new String(bytes, 2, 3, "UTF-8");

 *  */
public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)
        throws UnsupportedEncodingException {
    if (charsetName == null)
        throw new NullPointerException("charsetName");
    checkBounds(bytes, offset, length);
    this.value = StringCoding.decode(charsetName, bytes, offset, length);
}

//这个跟上面差不多
public String(byte bytes[], int offset, int length, Charset charset) {
    if (charset == null)
        throw new NullPointerException("charset");
    checkBounds(bytes, offset, length);
    this.value =  StringCoding.decode(charset, bytes, offset, length);
}

/**
这是一个有参构造函数,参数为byte数组和字符集编码
    * 用charsetName的方式构建byte数组成一个String对象
*/
public String(byte bytes[], String charsetName)
        throws UnsupportedEncodingException {
    this(bytes, 0, bytes.length, charsetName);
}

//这个跟上面的类似
public String(byte bytes[], Charset charset) {
    this(bytes, 0, bytes.length, charset);
}

/**  
    * 这是一个有参构造函数,参数为byte数组,offset(起始位置,偏移量),length(个数)
    * 通过使用平台的默认字符集解码指定的 byte 子数组,构造一个新的 String。
    */
public String(byte bytes[], int offset, int length) {
    checkBounds(bytes, offset, length);
    this.value = StringCoding.decode(bytes, offset, length);
}
  
   /**
 这是一个有参构造函数,参数为byte数组
    * 通过使用平台默认字符集编码解码传入的byte数组,构造成一个String对象,不需要截取 */
public String(byte bytes[]) {
    this(bytes, 0, bytes.length);
}
/** * 有参构造函数,参数为StringBuffer类型 * 就是将StringBuffer构建成一个新的String,比较特别的就是这个方法有synchronized锁 * 同一时间只允许一个线程对这个buffer构建成String对象 */ public String(StringBuffer buffer) { synchronized(buffer) { this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length()); } } /** * 有参构造函数,参数为StringBuilder * 同上面差不多,只不过是StringBuilder的版本,差别就是没有实现线程安全 */ public String(StringBuilder builder) { this.value = Arrays.copyOf(builder.getValue(), builder.length()); }
/*
* 这个构造函数比较特殊,有用的参数只有char数组value,是一个不对外公开的构造函数,没有访问修饰符
    * 加入这个share的只是为了区分于String(char[] value)方法,用于重载,  
    * 为什么提供这个方法呢,因为性能好,不需要拷贝。为什么不对外提供呢?因为对外提供会打破value为不变数组的限制。
    * 如果对外提供这个方法让String与外部的value产生关联,如果修改外部的value,会影响String的value。所以不能
    * 对外提供
*/
String(char[] value, boolean share) {
    // assert share : "unshared not supported";
    this.value = value;
}

以上代码展示了总共14种构造方法,忽略了两种被标记为过时的构造方法:

可以构造空字符串对象,既""

可以根据String,StringBuilder,StringBuffer构造字符串对象

可以根据char数组,其子数组构造字符串对象

可以根据int数组,其子数组构造字符串对象

可以根据某个字符集编码对byte数组,其子数组解码并构造字符串对象

4. 长度、是否为空

public int length() {
    return value.length;
}

public boolean isEmpty() {
    return value.length == 0;
}

5. charAt、codePointAt类型函数

/** 返回String对象的char数组index位置的元素*/
public char charAt(int index) {
    if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
    }
    return value[index];
}

//返回String对象的char数组index位置的元素的ASSIC码(int类型)
public int codePointAt(int index) {
    if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
    }
    return Character.codePointAtImpl(value, index, value.length);
}
//返回index位置元素的前一个元素的ASSIC码(int型) public int codePointBefore(int index) { int i = index - 1; if ((i < 0) || (i >= value.length)) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(index); } return Character.codePointBeforeImpl(value, index, 0); } /** * 方法返回的是代码点个数,是实际上的字符个数,功能类似于length() * 对于正常的String来说,length方法和codePointCount没有区别,都是返回字符个数。 * 但当String是Unicode类型时则有区别了。 * 例如:String str = “/uD835/uDD6B” (即 'Z' ), length() = 2 ,codePointCount() = 1 */ public int codePointCount(int beginIndex, int endIndex) { if (beginIndex < 0 || endIndex > value.length || beginIndex > endIndex) { throw new IndexOutOfBoundsException(); } return Character.codePointCountImpl(value, beginIndex, endIndex - beginIndex); } /** * 也是相对Unicode字符集而言的,从index索引位置算起,偏移codePointOffset个位置,返回偏移后的位置是多少 * 例如,index = 2 ,codePointOffset = 3 ,maybe返回 5 */ public int offsetByCodePoints(int index, int codePointOffset) { if (index < 0 || index > value.length) { throw new IndexOutOfBoundsException(); } return Character.offsetByCodePointsImpl(value, 0, value.length, index, codePointOffset); }

6.getChar、getBytes类型函数

/**
 * * 这是一个不对外的方法,是给String内部调用的,因为它是没有访问修饰符的,只允许同一包下的类访问
    * 参数:dst[]是目标数组,dstBegin是目标数组的偏移量,既要复制过去的起始位置(从目标数组的什么位置覆盖)
    * 作用就是将String的字符数组value整个复制到dst字符数组中,在dst数组的dstBegin位置开始拷贝
 */
void getChars(char dst[], int dstBegin) {
    System.arraycopy(value, 0, dst, dstBegin, value.length);
}

/**
    * 得到char字符数组,原理是getChars() 方法将一个字符串的字符复制到目标字符数组中。 
    * 参数:srcBegin是原始字符串的起始位置,srcEnd是原始字符串要复制的字符末尾的后一个位置(既复制区域不包括srcEnd)
    * dst[]是目标字符数组,dstBegin是目标字符的复制偏移量,复制的字符从目标字符数组的dstBegin位置开始覆盖。
    */
public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char dst[], int dstBegin) {
    if (srcBegin < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcBegin);
    }
    if (srcEnd > value.length) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd);
    }
    if (srcBegin > srcEnd) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd - srcBegin);
    }
    System.arraycopy(value, srcBegin, dst, dstBegin, srcEnd - srcBegin);
}

/**
    * 获得charsetName编码格式的bytes数组
    */
   public byte[] getBytes(String charsetName)
        throws UnsupportedEncodingException {
    if (charsetName == null) throw new NullPointerException();
    return StringCoding.encode(charsetName, value, 0, value.length);
}

   /**
    * 与上个方法类似, 
    */
   public byte[] getBytes(Charset charset) {
    if (charset == null) throw new NullPointerException();
    return StringCoding.encode(charset, value, 0, value.length);
}

 /**
    * 使用平台默认的编码格式获得bytes数组
    */
   public byte[] getBytes() {
    return StringCoding.encode(value, 0, value.length);
}

7.equal类函数

//先比较地址是否相等,地址相等则内容一样, 然后比较长度,长度相等再逐个比较字符串
public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

//忽略大小写比较是否内容相同,先判断地址,再判断长度,最后再执行regionMatchs方法,忽略大小写
public boolean equalsIgnoreCase(String anotherString) {
    return (this == anotherString) ? true
            : (anotherString != null)
            && (anotherString.value.length == value.length)
            && regionMatches(true, 0, anotherString, 0, value.length);
}

    /**
    * 这是一个公有的比较方法,参数是StringBuffer类型
    * 实际调用的是contentEquals(CharSequence cs)方法,可以说是StringBuffer的特供版,方法里面会同步一下
    */
   public boolean contentEquals(StringBuffer sb) {
    return contentEquals((CharSequence)sb);
}

/**
* 这是一个私有方法,特供给比较StringBuffer和StringBuilder使用的。
* 比如在contentEquals方法中使用,参数是AbstractStringBuilder抽象类的子类 
*/
private boolean nonSyncContentEquals(AbstractStringBuilder sb) {
    char v1[] = value;
    char v2[] = sb.getValue();
    int n = v1.length;
    if (n != sb.length()) {
        return false;
    }
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (v1[i] != v2[i]) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

    /**
    * 这是一个常用于String对象跟StringBuffer和StringBuilder比较的方法
    * 参数是StringBuffer或StringBuilder或String或CharSequence
    * StringBuffer和StringBuilder和String都实现了CharSequence接口
    */
   public boolean contentEquals(CharSequence cs) {
    // Argument is a StringBuffer, StringBuilder
    if (cs instanceof AbstractStringBuilder) {
        if (cs instanceof StringBuffer) {
            synchronized(cs) {
               return nonSyncContentEquals((AbstractStringBuilder)cs);
            }
        } else {
            return nonSyncContentEquals((AbstractStringBuilder)cs);
        }
    }
    // Argument is a String
    if (cs instanceof String) {
        return equals(cs);
    }
    // Argument is a generic CharSequence
    char v1[] = value;
    int n = v1.length;
    if (n != cs.length()) {
        return false;
    }
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (v1[i] != cs.charAt(i)) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

以上代码重点说明:

equals()方法作为常用的方法,很具有层次感和借鉴意义,首先判断是否为同一个对象,再判断是否为要比较的类型,再判断两个对象的长度是否相等,

首先从广的角度过滤筛选不符合的对象,再符合条件的对象基础上再一个一个字符的比较。

equalsIgnoreCase()方法是对equals()方法补充,不区分大小写的判断

contentEquals()则是用于String对象与4种类型的判断,通常用于跟StringBuilder和StringBuffer的判断,也是对equals方法的一个补充

8、regionMatchs()方法

/**
    * 这是一个类似于equals的方法,比较的是字符串的片段,也即是部分区域的比较
    * toffset是当前字符串的比较起始位置(偏移量),other是要比较的String对象参数,ooffset是要参数String的比较片段起始位置,len是两个字符串要比较的片段的长度大小
    * 
    * 例子:String str1 = "0123456",Str2 = "0123456789"; 
    * str1.regionMatchs(0,str2,0,6);意思是str1从0位置开始于str2的0位置开始比较6个长度的字符串片段
    * 相等则返回 true,不等返回false 
    */
 public boolean regionMatches(int toffset, String other, int ooffset,
        int len) {
    char ta[] = value;
    int to = toffset;
    char pa[] = other.value;
    int po = ooffset;
    // Note: toffset, ooffset, or len might be near -1>>>1.
    if ((ooffset < 0) || (toffset < 0)
            || (toffset > (long)value.length - len)
            || (ooffset > (long)other.value.length - len)) {
        return false;
    }
    while (len-- > 0) {
        if (ta[to++] != pa[po++]) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

/**
    * 这个跟上面的方法一样,只不过多了一个参数,既ignoreCase,既是否为区分大小写。
    * 是equalsIgnoreCase()方法的片段比较版本,实际上equalsIgnoreCase()也是调用regionMatches函数
    */
public boolean regionMatches(boolean ignoreCase, int toffset,
        String other, int ooffset, int len) {….}
从上可以看出:
片段比较时针对String对象的。所以如果你要跟StringBuffer和StringBuilder比较,那么记得toString.
如果你要进行两个字符串之间的片段比较的话,就可以使用regionMatches,如果是完整的比较那么就equals吧

9.compareTo类函数和CaseInsensitiveComparator静态内部类

    /**
    * 这是一个比较字符串中字符大小的函数,因为String实现了Comparable<String>接口,所以重写了compareTo方法
    * Comparable是排序接口。若一个类实现了Comparable接口,就意味着该类支持排序。
    * 实现了Comparable接口的类的对象的列表或数组可以通过Collections.sort或Arrays.sort进行自动排序。
    * 
    * 参数是需要比较的另一个String对象
    * 返回的int类型,正数为大,负数为小,是基于字符的ASSIC码比较的
    *例如:  "abc".compareTo("bac") 结果是-1,因为a-b=-1
        "abc".compareTo("abcggff"); //-4,因为长度差4
    */
public int compareTo(String anotherString) {
    int len1 = value.length;
    int len2 = anotherString.value.length;
    int lim = Math.min(len1, len2);
    char v1[] = value;
    char v2[] = anotherString.value;

    int k = 0;
    while (k < lim) {  //一直遍历到最小的字符长度
        char c1 = v1[k];
        char c2 = v2[k];
        if (c1 != c2) {
            return c1 - c2;  //从前向后遍历,只要其实一个不相等,返回字符ASSIC的差值,int类型
        }
        k++;
    }
    return len1 - len2;  //如果两个字符串同样位置的索引都相等,返回长度差值,完全相等则为0 }

    /**
    *  这是一个类似compareTo功能的方法,但是不是comparable接口的方法,是String本身的方法
    *  使用途径,我目前只知道可以用来不区分大小写的比较大小,但是不知道如何让它被工具类Collections和Arrays运用
    *
    */
    public int compareToIgnoreCase(String str) {
    return CASE_INSENSITIVE_ORDER.compare(this, str);
}
    
    /**
    * 这是一个饿汉单例模式,是String类型的一个不区分大小写的比较器
    * 提供给Collections和Arrays的sort方法使用
    * 例如:Arrays.sort(strs,String.CASE_INSENSITIVE_ORDER);
    * 效果就是会将strs字符串数组中的字符串对象进行忽视大小写的排序
    *
    */
  public static final Comparator<String> CASE_INSENSITIVE_ORDER
                                     = new CaseInsensitiveComparator();

    /**
    * 这一个私有的静态内部类,只允许String类本身调用
    * 实现了序列化接口和比较器接口,comparable接口和comparator是有区别的
    * 重写了compare方法,该静态内部类实际就是一个String类的比较器
    *
    */
private static class CaseInsensitiveComparator
        implements Comparator<String>, java.io.Serializable {
    // use serialVersionUID from JDK 1.2.2 for interoperability
    private static final long serialVersionUID = 8575799808933029326L;

    public int compare(String s1, String s2) {
        int n1 = s1.length();
        int n2 = s2.length();
        int min = Math.min(n1, n2);
        for (int i = 0; i < min; i++) {
            char c1 = s1.charAt(i);
            char c2 = s2.charAt(i);
            if (c1 != c2) {
                c1 = Character.toUpperCase(c1);
                c2 = Character.toUpperCase(c2);
                if (c1 != c2) {
                    c1 = Character.toLowerCase(c1);
                    c2 = Character.toLowerCase(c2);
                    if (c1 != c2) {
                        // No overflow because of numeric promotion
                        return c1 - c2;
                    }
                }
            }
        }
        return n1 - n2;
    }

    /** Replaces the de-serialized object. */
    private Object readResolve() { return CASE_INSENSITIVE_ORDER; }
}

以上的代码可以看出:

①String实现了comparable接口,重写了compareTo方法,可以用于自己写类进行判断排序,也可以使用collections,Arrays工具类的sort进行排序。只有集合或数组中的元素实现了comparable接口,并重写了compareTo才能使用工具类排序。

②CASE_INSENSITIVE_ORDER是一个单例,是String提供为外部的比较器,该比较器的作用是忽视大小写进行比较,我们可以通过Collections或Arrays的sort方法将CASE_INSENSITIVE_ORDER比较器作为参数传入,进行排序。

10.startWith、endWith类函数

public boolean startsWith(String prefix, int toffset) {
    char ta[] = value;
    int to = toffset;
    char pa[] = prefix.value;
    int po = 0;
    int pc = prefix.value.length;
    // Note: toffset might be near -1>>>1.
    if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) {
        return false;
    }
    while (--pc >= 0) {
        if (ta[to++] != pa[po++]) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

/**
    * 判断当前字符串对象是否以字符串prefix起头
    * 是返回true,否返回fasle
    */
    public boolean startsWith(String prefix) {
        return startsWith(prefix, 0);
    }

    /**
    * 判断当前字符串对象是否以字符串prefix结尾
    * 是返回true,否返回fasle
    */
    public boolean endsWith(String suffix) {
        //suffix是需要判断是否为尾部的字符串。
        //value.length - suffix.value.length是suffix在当前对象的起始位置
        return startsWith(suffix, value.length - suffix.value.length); 
    }

11.hashCode()函数

/**
   * 这是String字符串重写了Object类的hashCode方法。
   * 给由哈希表来实现的数据结构来使用,比如String对象要放入HashMap中。
   * 如果没有重写HashCode,或HaseCode质量很差则会导致严重的后果,既不靠谱的后果
   */
 
public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && value.length > 0) {
        char val[] = value;
        //重点,String的哈希函数, //遍历len次
        for (int i = 0; i < value.length; i++) {
            h = 31 * h + val[i];  //每次都是31 * 每次循环获得的h +第i个字符的ASSIC码
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

所以我们可以知道:

  • hashCode的重点就是哈希函数
  • String的哈希函数就是循环len次,每次循环体为 31 * 每次循环获得的hash + 第i次循环的字符

12.indexOf、lastIndexOf类函数

/**
    * 返回ch对应的字符在字符串中第一次出现的位置,从字符串的索引0位置开始遍历,没有就返回-1
    * 
    */
public int indexOf(int ch) {
    return indexOf(ch, 0);
}
public int indexOf(int ch, int fromIndex) {
    final int max = value.length;
    if (fromIndex < 0) {
        fromIndex = 0;
    } else if (fromIndex >= max) {
        // Note: fromIndex might be near -1>>>1.
        return -1;
    }

    if (ch < Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {
        // handle most cases here (ch is a BMP code point or a
        // negative value (invalid code point))
        final char[] value = this.value;
        for (int i = fromIndex; i < max; i++) {
            if (value[i] == ch) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    } else {
        return indexOfSupplementary(ch, fromIndex);
    }
}

/**
 *.处理(罕见)带有补充字符的indexOf调用。
 */
private int indexOfSupplementary(int ch, int fromIndex) {
    if (Character.isValidCodePoint(ch)) {
        final char[] value = this.value;
        final char hi = Character.highSurrogate(ch);
        final char lo = Character.lowSurrogate(ch);
        final int max = value.length - 1;
        for (int i = fromIndex; i < max; i++) {
            if (value[i] == hi && value[i + 1] == lo) {
                return i;
            }
        }
    }
    return -1;
}

    /**
    * 从尾部向头部遍历,返回cn第一次出现的位置,value.length - 1就是起点 
    * 为了理解,我们可以认为是返回cn对应的字符在字符串中最后出现的位置
    *  
    * ch是字符对应的整数
    */
   public int lastIndexOf(int ch) {
    return lastIndexOf(ch, value.length - 1);
}

    /**
    * 从尾部向头部遍历,从fromIndex开始作为起点,返回ch对应字符第一次在字符串出现的位置
    * 既从头向尾遍历,返回cn对应字符在字符串中最后出现的一次位置,fromIndex为结束点
    *
    */
  public int lastIndexOf(int ch, int fromIndex) {
    if (ch < Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {
        // handle most cases here (ch is a BMP code point or a
        // negative value (invalid code point))
        final char[] value = this.value;
        int i = Math.min(fromIndex, value.length - 1);
        for (; i >= 0; i--) {
            if (value[i] == ch) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    } else {
        return lastIndexOfSupplementary(ch, fromIndex);
    }
}

/**
 * Handles (rare) calls of lastIndexOf with a supplementary character.
 */
private int lastIndexOfSupplementary(int ch, int fromIndex) {
    if (Character.isValidCodePoint(ch)) {
        final char[] value = this.value;
        char hi = Character.highSurrogate(ch);
        char lo = Character.lowSurrogate(ch);
        int i = Math.min(fromIndex, value.length - 2);
        for (; i >= 0; i--) {
            if (value[i] == hi && value[i + 1] == lo) {
                return i;
            }
        }
    }
    return -1;
}

 
//从fromIndex开始遍历,返回第一次出现str字符串的位置
public int indexOf(String str) {
    return indexOf(str, 0);
}

    /** 
    * 从fromIndex开始遍历,返回第一次出现str字符串的位置 
    */
public int indexOf(String str, int fromIndex) {
    return indexOf(value, 0, value.length,
            str.value, 0, str.value.length, fromIndex);
}

/**
    * 这是一个不对外公开的静态函数
    * source就是原始字符串,sourceOffset就是原始字符串的偏移量,起始位置。
    * sourceCount就是原始字符串的长度,target就是要查找的字符串。
    * fromIndex就是从原始字符串的第fromIndex开始遍历
    *
    */
static int indexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,
        String target, int fromIndex) {
    return indexOf(source, sourceOffset, sourceCount,
                   target.value, 0, target.value.length,
                   fromIndex);
}

/**
    * 同是一个不对外公开的静态函数
    * 比上更为强大。
    * 多了一个targetOffset和targetCount,即代表被查找的字符串也可以被切割
    */

static int indexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,
        char[] target, int targetOffset, int targetCount,
        int fromIndex) {
    if (fromIndex >= sourceCount) {
        return (targetCount == 0 ? sourceCount : -1);
    }
    if (fromIndex < 0) {
        fromIndex = 0;
    }
    if (targetCount == 0) {
        return fromIndex;
    }

    char first = target[targetOffset];
    int max = sourceOffset + (sourceCount - targetCount);

    for (int i = sourceOffset + fromIndex; i <= max; i++) {
        /* Look for first character. */
        if (source[i] != first) {
            while (++i <= max && source[i] != first);
        }

        /* Found first character, now look at the rest of v2 */
        if (i <= max) {
            int j = i + 1;
            int end = j + targetCount - 1;
            for (int k = targetOffset + 1; j < end && source[j]
                    == target[k]; j++, k++);

            if (j == end) {
                /* Found whole string. */
                return i - sourceOffset;
            }
        }
    }
    return -1;
}

//查找字符串Str最后一次出现的位置
public int lastIndexOf(String str) {
    return lastIndexOf(str, value.length);
}

public int lastIndexOf(String str, int fromIndex) {
    return lastIndexOf(value, 0, value.length,
            str.value, 0, str.value.length, fromIndex);
}

static int lastIndexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,
        String target, int fromIndex) {
    return lastIndexOf(source, sourceOffset, sourceCount,
                   target.value, 0, target.value.length,
                   fromIndex);
}

static int lastIndexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,
        char[] target, int targetOffset, int targetCount,
        int fromIndex) {
    /*
     * Check arguments; return immediately where possible. For
     * consistency, don't check for null str.
     */
    int rightIndex = sourceCount - targetCount;
    if (fromIndex < 0) {
        return -1;
    }
    if (fromIndex > rightIndex) {
        fromIndex = rightIndex;
    }
    /* Empty string always matches. */
    if (targetCount == 0) {
        return fromIndex;
    }

    int strLastIndex = targetOffset + targetCount - 1;
    char strLastChar = target[strLastIndex];
    int min = sourceOffset + targetCount - 1;
    int i = min + fromIndex;

startSearchForLastChar:
    while (true) {
        while (i >= min && source[i] != strLastChar) {
            i--;
        }
        if (i < min) {
            return -1;
        }
        int j = i - 1;
        int start = j - (targetCount - 1);
        int k = strLastIndex - 1;

        while (j > start) {
            if (source[j--] != target[k--]) {
                i--;
                continue startSearchForLastChar;
            }
        }
        return start - sourceOffset + 1;
    }
}

13.substring()函数

/**
    *  截取当前字符串对象的片段,组成一个新的字符串对象
    *  beginIndex为截取的初始位置,默认截到len - 1位置
    */
public String substring(int beginIndex) {
    if (beginIndex < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    }
    int subLen = value.length - beginIndex;
    if (subLen < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
    }
    return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);
}

/**
    * 截取一个区间范围
    * [beginIndex,endIndex),不包括endIndex
    */
public String substring(int beginIndex, int endIndex) {…..}

从上面可以看到:

substring函数是一个不完全闭包的区间,是[beginIndex,end),不包括end位置;

subString的原理是通过String的构造函数实现的。

14.concat()函数

/**
    * String的拼接函数
    * 例如:String  str = "abc"; str.concat("def")    output: "abcdef"
    */
 public String concat(String str) {
    int otherLen = str.length();
    if (otherLen == 0) {
        return this;
    }
    int len = value.length;
    //将数组扩容,将value数组拷贝到buf数组中,长度为len + str.lenght
    char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
    //然后将str字符串从buf字符数组的len位置开始覆盖,得到一个完整的buf字符数组
    str.getChars(buf, len);
//构建新的String对象,调用私有的String构造方法
    return new String(buf, true);
}

15.replace、replaceAll类函数

//替换,将字符串中的oldChar字符全部替换成newChar
public String replace(char oldChar, char newChar) {
    if (oldChar != newChar) {
        int len = value.length;
        int i = -1;
        char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
        //先找到第一个旧的字符位置,然后再进行替换
        while (++i < len) {
            if (val[i] == oldChar) {
                break;
            }
        }
    `
        if (i < len) {
            char buf[] = new char[len];
            for (int j = 0; j < i; j++) {
                buf[j] = val[j];
            }
            while (i < len) {
                char c = val[i];
                buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
                i++;
            }
            return new String(buf, true);
        }
    }
    return this;
}

//替换第一个旧字符
public String replaceFirst(String regex, String replacement) {
    return Pattern.compile(regex).matcher(this).replaceFirst(replacement);
}

    //当不是正规表达式时,与replace效果一样,都是全体换。如果字符串的正则表达式,则规矩表达式全体替换
public String replaceAll(String regex, String replacement) {
    return Pattern.compile(regex).matcher(this).replaceAll(replacement);
}

//可以用旧字符串去替换新字符串
public String replace(CharSequence target, CharSequence replacement) {
    return Pattern.compile(target.toString(), Pattern.LITERAL).matcher(
            this).replaceAll(Matcher.quoteReplacement(replacement.toString()));
}

从replace的算法中,我们可以发现: 四种用法,字符全替换字符,表达式全体换字符,表达式只替换第一个字符,字符串替换字符串

16.matches()和contains()函数

/**
    * matches() 方法用于检测字符串是否匹配给定的正则表达式。
    * regex -- 匹配字符串的正则表达式。
    * 如:String Str = new String("www.snailmann.com");
    * System.out.println(Str.matches("(.*)snailmann(.*)"));   output:true
    * System.out.println(Str.matches("www(.*)"));             output:true
    */
    public boolean matches(String regex) {
    return Pattern.matches(regex, this);
}

    //是否含有CharSequence这个子类元素,通常用于StrngBuffer,StringBuilder
public boolean contains(CharSequence s) {
    return indexOf(s.toString()) > -1;
}

17.split()函数

 //根据正则表达式切割
public String[] split(String regex, int limit) {
    /* fastpath if the regex is a
     (1)one-char String and this character is not one of the
        RegEx's meta characters ".$|()[{^?*+\\", or
     (2)two-char String and the first char is the backslash and
        the second is not the ascii digit or ascii letter.
     */
    char ch = 0;
    if (((regex.value.length == 1 &&
         ".$|()[{^?*+\\".indexOf(ch = regex.charAt(0)) == -1) ||
         (regex.length() == 2 &&
          regex.charAt(0) == '\\' &&
          (((ch = regex.charAt(1))-'0')|('9'-ch)) < 0 &&
          ((ch-'a')|('z'-ch)) < 0 &&
          ((ch-'A')|('Z'-ch)) < 0)) &&
        (ch < Character.MIN_HIGH_SURROGATE ||
         ch > Character.MAX_LOW_SURROGATE))
    {
        int off = 0;
        int next = 0;
        boolean limited = limit > 0;
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        while ((next = indexOf(ch, off)) != -1) {
            if (!limited || list.size() < limit - 1) {
                list.add(substring(off, next));
                off = next + 1;
            } else {    // last one
                //assert (list.size() == limit - 1);
                list.add(substring(off, value.length));
                off = value.length;
                break;
            }
        }
        // If no match was found, return this
        if (off == 0)
            return new String[]{this};

        // Add remaining segment
        if (!limited || list.size() < limit)
            list.add(substring(off, value.length));

        // Construct result
        int resultSize = list.size();
        if (limit == 0) {
            while (resultSize > 0 && list.get(resultSize - 1).length() == 0) {
                resultSize--;
            }
        }
        String[] result = new String[resultSize];
        return list.subList(0, resultSize).toArray(result);
    }
    return Pattern.compile(regex).split(this, limit);
}


public String[] split(String regex) {
    return split(regex, 0);
}

18.join()函数

/**
* join方法是JDK1.8加入的新函数,静态方法
  * 这个方法就是跟split有些对立的函数,不过join是静态方法
  * delimiter就是分割符,后面就是要追加的可变参数, 
 *  例子:  String message = String.join("-", "Java", "is", "cool");
 *     // message returned is: "Java-is-cool"
   * @since 1.8
 */
public static String join(CharSequence delimiter, CharSequence... elements) {
    Objects.requireNonNull(delimiter);
    Objects.requireNonNull(elements);
    // Number of elements not likely worth Arrays.stream overhead.
    StringJoiner joiner = new StringJoiner(delimiter);
    for (CharSequence cs: elements) {
        joiner.add(cs);
    }
    return joiner.toString();
}

/**
   * 功能是一样的,不过传入的参数不同
   * 这里第二个参数一般就是装着CharSequence子类的集合
   * 比如String.join(",",lists)   
   * list可以是一个Collection接口实现类,所含元素的基类必须是CharSequence类型
   * 比如String,StringBuilder,StringBuffer等
   */public static String join(CharSequence delimiter,
        Iterable<? extends CharSequence> elements) {
    Objects.requireNonNull(delimiter);
    Objects.requireNonNull(elements);
    StringJoiner joiner = new StringJoiner(delimiter);
    for (CharSequence cs: elements) {
        joiner.add(cs);
    }
    return joiner.toString();
}

Java 1.8加入的新功能,有点跟split对立的意思,是个静态方法

有两个重载方法,一个是直接传字符串数组,另个是传集合。传集合的方式是一个好功能,很方遍将集合的字符串元素拼接成一个字符串。

19.trim()函数

/**
    * 去除字符串首尾部分的空值,如,' ' or " ",非""
    * 原理是通过substring去实现的,首尾各一个指针
    * 头指针发现空值就++,尾指针发现空值就--
    * ' '的Int值为32,其实不仅仅是去空的作用,应该是整数值小于等于32的去除掉
    */
public String trim() {
    int len = value.length;
    int st = 0;
    char[] val = value;    /* avoid getfield opcode */

    while ((st < len) && (val[st] <= ' ')) {
        st++;
    }
    while ((st < len) && (val[len - 1] <= ' ')) {
        len--;
    }
    return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;
}

20.toString()函数

public String toString() {
    return this;
}

21.toCharArray()函数

/**
    * 就是将String转换为字符数组并返回
    */
 public char[] toCharArray() {
    // Cannot use Arrays.copyOf because of class initialization order issues
    char result[] = new char[value.length];
    System.arraycopy(value, 0, result, 0, value.length); //拷贝
    return result;
}

22.toLowerCase()、toUpperCase()函数

方法有点长,略

23.format()函数  

//JAVA字符串格式化
    //新字符串使用本地语言环境,制定字符串格式和参数生成格式化的新字符串。
   public static String format(String format, Object... args) {
    return new Formatter().format(format, args).toString();
}
例子: 
String format = String.format("3>7的结果是:%b %n", 3 > 7);
System.out.println("format :" + format);
//format :3>7的结果是:false

24.valueOf类函数

//将Object转换为String
public static String valueOf(Object obj) {
    return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
}
//将char数组转换为String
public static String valueOf(char data[]) {
    return new String(data);
}
//将char数组的子数组转换为String
public static String valueOf(char data[], int offset, int count) {
    return new String(data, offset, count);
}
//将布尔值转换为String
public static String valueOf(boolean b) {
    return b ? "true" : "false";
}
//将单个字符转换为String
public static String valueOf(char c) {
    char data[] = {c};
    return new String(data, true);
}

//将int转换为String, long, float, double同理

public static String valueOf(int i) {
    return Integer.toString(i);
}

copyValueOf和valueOf在Java8看来已经是完全没有区别的函数; 所有的value的本质都是新new一个String对象.

25.intern()函数

 public native String intern();

String类中唯一的一条本地方法,既不是用Java语言实现的方法。 比如str.intern(),作用就是去字符串常量池中寻找str字符串,如果有则返回str在常量池中的引用,如果没有则在常量池中创建str

 

 

 

原文: 

https://blog.csdn.net/snailmann/article/details/80882719

 

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