从头学Java — 基本数据类型和String

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1.基本数据类型

在Java中由8种基本数据类型，四个整数类型（byte，short，int，long），两个小数类型（float，double），一个字符型（char），一个布尔类型（boolean）

类型	字节	取值范围
byte	1	-2^7 ~ 2^7 - 1
short	2	-2^15 ~ 2^15 - 1
int	4	-2^31 ~ 2^31 - 1
long	8	-2^63 ~ 2^63 - 1

（一个字节表示一个8位二进制）float占32位，double占64位，char占16，boolean占1位

因为Java是面向对象的一门语言，所以这八个基本数据类型都有对应的包装类：Byte，Short，Integer，Long，Float，Double，Character，Boolean。 这八个基本类型与其对应的包装类型之间的赋值使用自动装箱与拆箱完成。

Integer a = 1; // 基本数据类型int自动装箱为Integer包装类(实际上在编译时会调用Integer .valueOf方法来装箱)
int b = a;  // 自动拆箱（实际上会在编译调用intValue）

那么new Integer(123) 与 Integer.valueOf(123) 有什么区别？

new Integer(123) 每次都会创建一个对象，而 Integer.valueOf(123) 使用到了缓存对象，因此多次使用Integer.valueOf(123) 时，只会取得同一个对象的引用。

Integer a = new Integer(123);
Integer b = new Integer(123);
System.out.println(x == y);    // false
Integer c = Integer.valueOf(123);
Integer d = Integer.valueOf(123);
System.out.println(z == k);   // true

编译器会在自动装箱过程调用 valueOf() 方法，因此多个 Integer 实例使用自动装箱来创建并且值相同，那么就会引用相同的对象。

Integer m = 123;
Integer n = 123;
System.out.println(m == n); // true

根据查看Integer类的源码发现，使用valueOf()时，先判断值是否在缓存池中，如果在的话就直接返回缓存池的内容。

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

但是看下面的代码

    Integer i1 = 128;
    Integer i2 = 128;
    System.out.println(i1 == i2); //false

发现返回的是false，这是因为在Integer中，缓存池的范围为： -128 ~ 127

private static class IntegerCache {
        static final int low = -128;
        static final int high;
        static final Integer cache[];

        static {
            // high value may be configured by property
            int h = 127;
            String integerCacheHighPropValue =
                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                    i = Math.max(i, 127);
                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                    h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
                } catch( NumberFormatException nfe) {
                    // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
                }
            }
            high = h;

            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                cache[k] = new Integer(j++);

            // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
            assert IntegerCache.high >= 127;
        }

        private IntegerCache() {}
    }

2.String类型

除了上面的八个基本数据类型，String类也是在写程序中最常用的一种类型。

String类被声明为final，所以它不可以被继承。其内部使用 char 数组存储数据，该数组被声明为 final，这意味着 value 数组初始化之后就不能再引用其它数组，并且 String 内部没有改变 value 数组的方法，因此可以保证 String 不可变。

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public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

String.intern()

使用 String.intern() 可以保证相同内容的字符串变量引用相同的内存对象。

下面示例中，s1 和 s2 采用 new String() 的方式新建了两个不同对象，而 s3 是通过 s1.intern() 方法取得一个对象引用，这个方法首先把 s1 引用的对象放到 String Pool（字符串常量池）中，然后返回这个对象引用。因此 s3 和 s1 引用的是同一个字符串常量池的对象。

String s1 = new String("aaa");
String s2 = new String("aaa");
System.out.println(s1 == s2);           // false
String s3 = s1.intern();
System.out.println(s1.intern() == s3);  // true

如果是采用 “bbb” 这种使用双引号的形式创建字符串实例，会自动地将新建的对象放入 String Pool 中。

String s4 = "bbb";
String s5 = "bbb";
System.out.println(s4 == s5);  // true

在 Java 7 之前，字符串常量池被放在运行时常量池中，它属于永久代。而在 Java 7，字符串常量池被放在堆中。这是因为永久代的空间有限，在大量使用字符串的场景下会导致 OutOfMemoryError 错误。

那么知道String不可变性，那这样设计有什么好处呢？

1.字符串池的需要

字符串常量池(String intern pool) 是Java堆内存中一个特殊的存储区域， 当创建一个String对象时。假如此字符串值已经存在于常量池中，则不会创建一个新的对象，而是引用已经存在的对象。

2.允许String对象缓存HashCode

Java中String对象的哈希码被频繁地使用, 比如在hashMap 等容器中。

字符串不变性保证了hash码的唯一性，因此可以放心地进行缓存。这也是一种性能优化手段，意味着不必每次都去计算新的哈希码

3.安全性

String被许多的Java类(库)用来当做参数,例如 网络连接地址URL，文件路径path，还有反射机制所需要的String参数等，假若String不是固定不变的，将会引起各种安全隐患。

boolean connect(string s){  
    if (!isSecure(s)) {   
throw new SecurityException();   
}  
    // 如果在其他地方可以修改String,那么此处就会引起各种预料不到的问题/错误   
    causeProblem(s);  
}  

4.线程安全

String 不可变性天生具备线程安全，可以在多个线程中安全地使用。

这篇文章有详细的介绍。

String是不可变，那么有没有可变的字符串呢？

在Java中提供了StringBuffer 和 StringBuilder，是可变的。在String中，定义的是一个final字符数组，所以不可变，而StringBuffer和StringBuilder因为继承了AbstractStringBuilder，根据源码可看出是一个可变的字符数组。

public final class StringBuilder
    extends AbstractStringBuilder
    implements java.io.Serializable, CharSequence
{

     AbstractStringBuilder(int capacity) {
            value = new char[capacity];
        }

    /**
     * The value is used for character storage.
     */
    char[] value;

根据源码还可以知道，StringBuffer是线程安全的，其中的方法都被synchronized所修饰。