【JAVA SE】 深度剖析『字符串String』以及相应的底层源代码

温馨提示

大家好我是Cbiltps，在我的博客中如果有难以理解的句意，难以用文字表达的重点，我会有配图。所以我的博客配图非常重要！！！

而且很多知识在代码的注释里，所以代码注释也非常重要！！！

这篇文章首先跟大家讲一下String的一些简单法则，

然后后面会针对String不可改变再写一篇文章作为这篇文章的补充！

所以可以把这篇文章和下面一篇文章当成一个大类：String类！

开篇介绍

其实本节的内容高校几乎是不讲的，也很少有人对其深究，

但是为了提升自己，了解 String 这个东西底层是如何实现的，就有了今天的文章。

本章的内容是你完全可以当做是对于内功的修炼，百利无一害！

今天画的内存图比较的烧脑，大家仔细看！！！

本章及下一篇文章的重点

• 认识 String 类
• 认识字符串常量池
• 了解 String 类的基本用法
• 熟练掌握 String 类的常见操作
• 认识 StringBuffer 和 StringBuilder

正文开始

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1. 深度剖析字符串

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1.1 了解字符串

C语言中没有字符串类型的，在C++和Java中有，叫String！

简单的理解两个问题：

什么是字符串：使用双引号的" "，可以若干字符，就是字符串常量

什么是字符：使用单引号的' '只能有一个字符，就是字符常量

注意：在Java中没有字符串以\0结尾的说法！

紧接着，直接打开String源码，进去看里面的代码，发现是 final修饰 的，说明不能被继承！

1.2 创建字符串

//方式1：
String str = "祥子";//字符串常量

//方式2：
String str2 = new String("花花");//调用构造方法定义

//方式3：把数组变成字符串
char[] chars = {
    
    'a', 'b', 'c'};
String str3 = new String(chars);
System.out.println(str3);

在官方文档上还有很多String的构造方法，大家可以区看看，博主只举了最多的例子！

1.3 String代码的内存布局

首先写一段举例的代码：

public class Main {
    
    

     public static void main(String[] args) {
    
    
        String str = "abcdef";
        String str2 = str;
        System.out.println(str);
        System.out.println(str2);
        /*打印出来是一样的！画一下内存图！*/
        
        /*其实这里的str和str2两个引用都是指向"abcdef"的，然后想一个问题，可以用str2修改"abcdef"吗？
        答案是不可以的，因为：它是字面值常量不能修改的!*/
        
        System.out.println("==============");
        str = "hello";//但是这里的修改是修改的指向！
        System.out.println(str);
        System.out.println(str2);
        /*打印出来不一样！画一下内存图！*/
    }
}

上面图解就是打印一样的原因，再看一下变化后（修改指向）的内存图：

然后，重新写一段代码：

public class Main {
    
    

    public static void func(String s,char[] array) {
    
    
        s = "xiangzi";
        array[0] = 'p';
    }
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        String str = "abcdef";
        char[] chars = {
    
    'b','i','t'};
        func(str,chars);
        System.out.println(str);
        System.out.println(Arrays.toString(chars));
    }
    /*上面的问题，一定要画草图了解一下！里面牵扯较复杂的指向问题！*/
    /*所以说，不是 传引用 就是可以改变实的值！你要看这个引用到底干啥了！！*/
}

上面一段代码的内存图及指向的改变请看下面的图：

所以说，不是 传引用 就是可以改变实的值！你要看这个引用到底干啥了！！

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2. 字符串比较相等

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2.1 内容比较

内容的比较用的就是 equals方法 进行比较的，大家直接去看源代码或者是文档找怎么用就可以了！

下面说一下 equals方法 要注意的点：

 public static void main(String[] args) {
    
    
        String str1 = null;
        /*使用equals的时候要注意：一定要预防空指针异常！*/
        String str2 = "11";//如果想要修改的话，就必须通过反射修改
//        System.out.println(str1.equals(str2));//这样子就是空指针异常
        System.out.println(str2.equals(str1));//这里的str2不是空指针，就不会报错的
    }

2.2 地址比较

直接上代码（包括知识点以及拓展的内容）：

public class Main {
    
    
    public static void main4(String[] args) {
    
    
        String str1 = "hello";
        String str2 = new String("hello");
        System.out.println(str1 == str2);
        /*其实这里比较的不是内容，而是地址！ 地址不一样，运行的结果就是false！*/

   /**然后下面做一点铺垫（涉及到JVM的知识）：
    *
    * Class文件常量池：Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量
    * 池表（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内容将在类加
    * 载后存放到方法区的运行时常量池中。
    *
    * 运行时常量池：当程序把编译好的字节码文件加载到JVM当中后，会生成一个运行时常量池（在方法区，就是从磁盘到内存），
    * Class文件常量池会变成运行时常量池。
    *
    * 字符串常量池：本质是一个哈希表（StringTable），JDK1.8开始放在了堆里面，里面存的是驻留字符串的引用，
    * 在堆中的字符串实例被这个哈希表引用之后就等同被赋予了”驻留字符串”的身份，
    * 在JVM中字符串常量池被所有类共享。
    *
    * 什么是哈希表:其实就是一个数据结构，描述和组织数据的一种方式，非常的块！
    *  如果你想知道StringTable如何实现的，可以直接去看JVM的源代码，但是使用C++写的！
    */

来看一下上面代码的内存图：

然后看下面一段代码：

public static void main(String[] args) {
    
    
        String str1 = "hello";
        String str2 = "hello";
        System.out.println(str1 == str2);
        /*这里肯定就是true了!*/
    }

它的的内存图是这样的：

这里我画图的时候，str2 的右边的地址是 0x334，大家看的时候注意一下，改的话比较麻烦！

关于上面的知识点，如果想验证的话可以打开反汇编代码进行查看：

到了这里，字符串是如何创建的都知道了吧，下面就来欣赏一下源代码是怎样实现的！

在JVM的源代码里就可以看到：

一个元素是如何放进去的；

StringTable是如何创建的；

数据是如何转变成hash的等等。

这一切的一切使用C++写的，博主有的也看不懂！

看以看出JAVA是站在巨人的肩膀上的！

为了加强理解，继续往下看：

public class Main {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        String str1 = "hello";
        String str2 = "he" + "llo";//此时 他两都是常量，编译的时候，就已经确定好了是"hello"
        String str3 = "he";
        String str4 = str3 + "llo";//此时str3是一个变量 -> 编译的时候，不知道是啥？ str4不是一个完整的对象！
        /*拼接的hello并不是在常量池里面，拼接的是一个单独的对象！所以运行结果就是false！*/
        System.out.println(str1 == str4);
    }
}

上面的代码中 str2 的时候就是 “hello”，看下面的反汇编代码：

看一下内存图：

下面一个例子比较麻烦（重要）：

public static void main(String[] args) {
    
    
        String str1 = "11";
        String str2 = new String("1") + new String("1");//这里创建的对象是StringBuilder对象!
        System.out.println(str1 == str2);
    }

直接上内存图：

而且，为了验证上面的图去看反汇编代码也是一样的：

那如果是这样的：

//代码1
public static void main(String[] args) {
    
    
        String str2 = new String("1")+new String("1");
        String str1 = "11";
        System.out.println(str1 == str2);//如果反过来依旧是false
    }

在看下面：

//代码2
public static void main(String[] args) {
    
    
        String str2 = new String("1")+new String("1");
        str2.intern();//手动入池
        String str1 = "11";
        System.out.println(str1 == str2);//这里就是true了
    }

到了这里，我就不画图了，我快废了，再也不想画图了…

其实原理解释简单的：

代码1和上面的演示的代码是一样的，

代码2会将拼成的 “11” 手动入池，

然后再创建字符串的时候就会检查是否有这个字符串直接指向即可！

到这里字符串比较的问题就写完了，大家好好看，好好学！

全文结束

其实写到这里就是可以的，但是，我想写的更全面一点，

但是篇幅太长不是一个好的解决方法！

后面我还会在写一篇文章，依旧是关于String的！

是关于String不可改变和让其改变的内容！

大家敬请期待！再次感谢大家的点赞和关注！