源码分析
1、成员变量
public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
// 用不可变的 char 数组用来存放字符串
private final char value[];
// 缓存 String 的 hash 值
private int hash; // Default to 0
// 实现序列化的标识
private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;
private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields = new ObjectStreamField[0];
1）String 是一个 final 类，既不能被继承的类。
2）String类实现了 java.io.Serializable 接口，可以实现序列化。
3）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） 。
4）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。
5）private final char value[] 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。
2、构造函数
（1）无参构造方法（不用）
// 初始化 String 对象，将 "" 空字符串的 value 赋值给实例对象的 value，也是空字符,因为字符串是不可变的，所以不需要用这个方法 public String() { this.value = "".value; }示例：
String str = new String() str = "hello";先创建了一个空的 String 对象，引用 str 指向该空对象，接着又在常量池中创建了一个 “hello”，并赋值给引用 str。
这种方式实际上创建了两个对象。
（2）参数为 String 的有参构造方法
// 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 public String(String original) { this.value = original.value; this.hash = original.hash; }示例：
String str = new String("hello")
（3）参数为字符数组的有参构造方法
// 参数为一个 char 字符数组 // 将数组值拷贝赋给不可变字符数组 // 这里为什么不直接赋值呢: 因为参数 char value[] 是可变的，如果直接赋值，当参数数组发生变化时，就会影响到新生成的 String 对象，着就破坏的 String 的“不可变性”。 public String(char value[]) { this.value = Arrays.copyOf(value, value.length); }该方式数
组值拷贝给不可变字符数组而不是直接赋值。
（4）参数为字符数组(指定起止位置)的有参构造方法
/** * 参数为char字符数组,offset(起始位置，偏移量),count(个数) * 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 **/ 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); } this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count); }
（5）参数为 int 数组(指定起止位置)的有参构造方法
/** * 参数为int字符数组,offset(起始位置，偏移量),count(个数) * int 数组的元素则是字符对应的 ASCII 整数值 */ 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; }
int 数组的元素则是字符对应的 ASCII 整数值。
（6）参数为 byte 数组(指定起止位置、字符编码)的有参构造方法
/** * 参数为byte数组,offset(起始位置，偏移量),长度，和字符编码格式 * 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 */ public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName) throws UnsupportedEncodingException { if (charsetName == null) throw new NullPointerException("charsetName"); //判断byte数组是否越界 checkBounds(bytes, offset, length); this.value = StringCoding.decode(charsetName, bytes, offset, length); }
（7）参数为 StringBuffer 的有参构造方法
/** * 参数类型为StringBuffer,将StringBuffer值数组拷贝给String的值数组 * 线程安全的 **/ public String(StringBuffer buffer) { synchronized(buffer) { this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length()); } }
以 StringBuffer 为构造参数是线程安全的；也可以使用 StringBuilder 为参数构造，但不是线程安全的。
3、常用方法
4、重点方法源码
（1）长度
// 返回value数组的长度
public int length() {
return value.length;
}
（2）判空
/**
* value数组的长度是否为0
*/
public boolean isEmpty() {
return value.length == 0;
}
（3）取字符
/**
* 获取下标为index的value数组字符
*/
public char charAt(int index) {
if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
}
return value[index];
}
（4）比较 —— equals、equalsIgnoreCase、compareTo
/**
* String的equals方法，重写了Object的equals方法（区分大小写）
* 比较的是两个字符串的值是否相等
* 参数是一个Object对象，而不是一个String对象。这是因为重写的是Object的equals方法，所以是Object
*/
public boolean equals(Object anObject) {
//如果较地址是否相等，是同一个对象
if (this == anObject) {
return true;
}
//判断anObject是否是String类型
if (anObject instanceof String) {
//将anObject转换为String类型
String anotherString = (String)anObject;
int n = value.length;
//判断anotherString是否和当前String的value数组长度相同
if (n == anotherString.value.length) {
//v1为当前String的值，v2为参数对象anotherString的值
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int i = 0;
//每次循环长度-1,直到长度消耗完，循环结束
while (n-- != 0) {
//相同下标位置字符串比较，有一个不相同，返回false
if (v1[i] != v2[i])
return false;
i++;
}
//如比较期间没有问题，则说明相等，返回true
return true;
}
}
return false;
}
/**
* 这也是一个String的equals方法，与上一个方法不用，该方法(不区分大小写)，从名字也能看出来
* 是对String的equals方法的补充。
* 这里参数这是一个String对象，而不是Object了，因为这是String本身的方法，不是重写谁的方法
*/
public boolean equalsIgnoreCase(String anotherString) {
//先判断是否为同一个对象
return (this == anotherString) ? true
: (anotherString != null)
//再判断长度是否相等
&& (anotherString.value.length == value.length)
//再调用regionMatchs方法
&& regionMatches(true, 0, anotherString, 0, value.length);
}
/**
* 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
*
*/
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) {
char c1 = v1[k];
char c2 = v2[k];
if (c1 != c2) {
return c1 - c2;
}
k++;
}
return len1 - len2;
}
（5）包含——startsWith、endsWith、contains
/**
* 作用就是当前对象[toffset,toffset + prefix.value.lenght]区间的字符串片段等于prefix
* 也可以说当前对象的toffset位置开始是否以prefix作为前缀
* prefix是需要判断的前缀字符串，toffset是当前对象的判断起始位置
*/
public boolean startsWith(String prefix, int toffset) {
//获得当前对象的值
char ta[] = value;
//获得需要判断的起始位置，偏移量
int to = toffset;
//获得前缀字符串的值
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;
}
//循环pc次，既prefix的长度
while (--pc >= 0) {
//每次比较当前对象的字符串的字符是否跟prefix一样
if (ta[to++] != pa[po++]) {
//一样则pc--,to++,po++,有一个不同则返回false
return false;
}
}
return true;
}
// 判断当前对象[0, prefix.value.lenght]区间的字符串片段等于prefix。
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
public boolean endsWith(String suffix) {
return startsWith(suffix, value.length - suffix.value.length);
}
//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;
}
（6）hashCode
/**
* String类重写了Object类的hashCode方法。
* 哈希表来实现的数据结构来使用，比如String对象要放入HashMap中。
*
*/
public int hashCode() {
//hash是成员变量，所以默认为0
int h = hash;
如果hash为0，且字符串对象长度大于0，不为""
if (h == 0 && value.length > 0) {
//获取当前对象的value
char val[] = value;
// 通过算法s[0]31^(n-1) + s[1]31^(n-2) + ... + s[n-1]计算hash值
for (int i = 0; i < value.length; i++) {
//每次都是31 * 每次循环获得的h +第i个字符的ASSIC码
h = 31 * h + val[i];
}
hash = h;
}
return h;
}
（7）查询索引——indexOf、lastIndexOf
/**
* index方法就是返回ch字符第一次在字符串中出现的位置
* 既从fromIndex位置开始查找，从头向尾遍历，ch整数对应的字符在字符串中第一次出现的位置
* -1代表字符串没有这个字符，整数代表字符第一次出现在字符串的位置
*/
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;
}
一个char占用两个字节，如果ch小于2的16次方（65536），绝大多数字符都在此范围内
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;
//从 fromIndex位置起遍历value数组
for (int i = fromIndex; i < max; i++) {
//存在相等的字符，返回第一次出现该字符的索引位置，并终止循环
if (value[i] == ch) {
return i;
}
}
return -1;
} else {
return indexOfSupplementary(ch, fromIndex);
}
}
public int indexOf(int ch) {
return indexOf(ch, 0);//从第一个字符开始搜索
}
/**
* 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);
}
/**
*
* 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);
}
/**
* 返回第一次出现的字符串的位置
*
*/
public int indexOf(String str) {
return indexOf(str, 0);
}
/**
* 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);
}
}
（8）获取子串
/**
* 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);
}
//利用构造函数生成新的String对象
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) {
if (beginIndex < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
}
if (endIndex > value.length) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
}
int subLen = endIndex - beginIndex;
if (subLen < 0) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
}
return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this
: new String(value, beginIndex, subLen);
}
（9）拼接——concat、join
/**
* 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;
}
//获得当前String对象的长度
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);
//生成新的Strintg对象
return new String(buf, true);
}
/**
* 拼接CharSequence，包含String、StringBuilder、StringBuffer
*/
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();
}
（10）替换——replace、replaceAll
//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 */
//循环len次
while (++i < len) {
//找到第一个旧字符，打断循环
if (val[i] == oldChar) {
break;
}
}
//如果第一个旧字符的位置小于len
if (i < len) {
//new一个字符数组，len个长度
char buf[] = new char[len];
for (int j = 0; j < i; j++) {
//把旧字符的前面的字符都复制到新字符数组上
buf[j] = val[j];
}
//从i位置开始遍历
while (i < len) {
char c = val[i];
//发现旧字符就替换，不相关的则直接复制
buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
i++;
}
//通过新字符数组buf重构一个新String对象
return new String(buf, true);
}
}
return this;
}
//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);
}
（11）切割
/**
* 根据切割符号切割字符串
*/
public String[] split(String regex, int limit) {
/* 1、单个字符，且不是".$|()[{^?*+\\"其中一个
* 2、两个字符，第一个是"\"，第二个大小写字母或者数字
*/
char ch = 0;
if (((regex.value.length == 1 &&
".$|()[{^?*+\\".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;
//大于0，limited==true,反之limited==false
boolean limited = limit > 0;
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
while ((next = indexOf(ch, off)) != -1) {
//当参数limit<=0 或者 集合list的长度小于 limit-1
if (!limited || list.size() < limit - 1) {
list.add(substring(off, next));
off = next + 1;
} else {
// last one
//判断最后一个list.size() == limit - 1
list.add(substring(off, value.length));
off = value.length;
break;
}
}
//如果没有一个能匹配的，返回一个新的字符串，内容和原来的一样
if (off == 0)
return new String[]{
this};
// 当 limit<=0 时，limited==false,或者集合的长度 小于 limit是，截取添加剩下的字符串
if (!limited || list.size() < limit)
list.add(substring(off, value.length));
// 当 limit == 0 时，如果末尾添加的元素为空（长度为0），则集合长度不断减1，直到末尾不为空
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);
}
（12）大小写转换
/**
* 将大写字符转换为小写
*/
public String toLowerCase(Locale locale) {
if (locale == null) {
throw new NullPointerException();
}
int firstUpper;
final int len = value.length;
/* Now check if there are any characters that need to be changed. */
scan: {
for (firstUpper = 0 ; firstUpper < len; ) {
char c = value[firstUpper];
//判断字符是否大写
if ((c >= Character.MIN_HIGH_SURROGATE)
&& (c <= Character.MAX_HIGH_SURROGATE)) {
int supplChar = codePointAt(firstUpper);
if (supplChar != Character.toLowerCase(supplChar)) {
break scan;
}
firstUpper += Character.charCount(supplChar);
} else {
if (c != Character.toLowerCase(c)) {
break scan;
}
firstUpper++;
}
}
return this;
}
char[] result = new char[len];
int resultOffset = 0; /* result may grow, so i+resultOffset
* is the write location in result */
/* Just copy the first few lowerCase characters. */
System.arraycopy(value, 0, result, 0, firstUpper);
String lang = locale.getLanguage();
boolean localeDependent =
(lang == "tr" || lang == "az" || lang == "lt");
char[] lowerCharArray;
int lowerChar;
int srcChar;
int srcCount;
for (int i = firstUpper; i < len; i += srcCount) {
srcChar = (int)value[i];
if ((char)srcChar >= Character.MIN_HIGH_SURROGATE
&& (char)srcChar <= Character.MAX_HIGH_SURROGATE) {
srcChar = codePointAt(i);
srcCount = Character.charCount(srcChar);
} else {
srcCount = 1;
}
if (localeDependent ||
srcChar == '\u03A3' || // GREEK CAPITAL LETTER SIGMA
srcChar == '\u0130') {
// LATIN CAPITAL LETTER I WITH DOT ABOVE
lowerChar = ConditionalSpecialCasing.toLowerCaseEx(this, i, locale);
} else {
lowerChar = Character.toLowerCase(srcChar);
}
if ((lowerChar == Character.ERROR)
|| (lowerChar >= Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT)) {
if (lowerChar == Character.ERROR) {
lowerCharArray =
ConditionalSpecialCasing.toLowerCaseCharArray(this, i, locale);
} else if (srcCount == 2) {
resultOffset += Character.toChars(lowerChar, result, i + resultOffset) - srcCount;
continue;
} else {
lowerCharArray = Character.toChars(lowerChar);
}
/* Grow result if needed */
int mapLen = lowerCharArray.length;
if (mapLen > srcCount) {
char[] result2 = new char[result.length + mapLen - srcCount];
System.arraycopy(result, 0, result2, 0, i + resultOffset);
result = result2;
}
for (int x = 0; x < mapLen; ++x) {
result[i + resultOffset + x] = lowerCharArray[x];
}
resultOffset += (mapLen - srcCount);
} else {
result[i + resultOffset] = (char)lowerChar;
}
}
return new String(result, 0, len + resultOffset);
}
（13）去空格
/**
* 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() {
//代表尾指针，实际是尾指针+1的大小
int len = value.length;
//代表头指针
int st = 0;
char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
//st<len,且字符的整数值小于32则代表有空值，st++
while ((st < len) && (val[st] <= ' ')) {
st++;
}
//len - 1才是真正的尾指针，如果尾部元素的整数值<=32,则代表有空值，len--
while ((st < len) && (val[len - 1] <= ' ')) {
len--;
}
// 截取st到len的字符串(不包括len位置)
return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;
}
（14）字符/字符串转换——toString、toCharArray、valueOf
//返回自己
public String toString() {
return this;
}
/**
* 返回value数组的拷贝
*/
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);
return result;
}
//将Object转换为字符串
public static String valueOf(Object obj) {
return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
}
（15）格式化
//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();
}
//使用指定的语言环境，制定字符串格式和参数生成格式化的字符串。
public static String format(Locale l, String format, Object... args) {
return new Formatter(l).format(format, args).toString();
}
（16）intern()
// 一个本地方法。
// 当调用intern方法时，如果池中已经包含一个与该String确定的字符串相同equals(Object)的字符串，则返回该字符串。否则，将此String对象添加到池中，并返回此对象的引用。
public native String intern();