概述
String 被声明为 final,因此它不可被继承。(Integer 等包装类也不能被继承)
在 Java 8 中,String 内部使用 char 数组存储数据。
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
}
在 Java 9 之后,String 类的实现改用 byte 数组存储字符串,同时使用 coder 来标识使用了哪种编码。
public final class String
implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
/** The value is used for character storage. */
private final byte[] value;
/** The identifier of the encoding used to encode the bytes in {@code value}. */
private final byte coder;
}
value 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。
不可变的好处
1. 可以缓存 hash 值
字符串广泛应用于 HashMap、HashTable、HashSet 等需要哈希码作为键的数据结构中,在对这些哈希表进行操作的时候,需要频繁调用 hashCode() 方法来获取键的哈希码。
由于字符串是不可变性,这就保证了键值的哈希值不会发生改变,因此在第一次调用 String 类的 hashCode() 方法时,就对哈希值进行了缓存,此后,就一直返回相同的值。由于哈希值被缓存了,这在另外一种层面上提高了哈希表的访问性能,因为哈希值不用重新计算了。
2. String Pool的需要
如果一个 String 对象已经被创建过了,那么就会从 String Pool 中取得引用。只有 String 是不可变的,才可能使用 String Pool。
2.1 设计思想
- 为字符串开辟一个字符串常量池,类似于缓存区
- 创建字符串常量时,首先坚持字符串常量池是否存在该字符串
- 存在该字符串,返回引用实例,不存在,实例化该字符串并放入池中
2.2 堆、栈、方法区
2.2.1 堆
存储的是对象,每个对象都包含一个与之对应的class
JVM只有一个堆区(heap)被所有线程共享
,堆中不存放基本类型和对象引用,只存放对象本身
对象的由垃圾回收器负责回收,因此大小和生命周期不需要确定
2.2.2 栈
每个线程包含一个栈区
,栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象)
每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的
栈分为3个部分:基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)
数据大小和生命周期是可以确定的,当没有引用指向数据时,这个数据就会自动消失
2.2.3 方法区
静态区,跟堆一样,被所有的线程共享
方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素,如class,static
变量
字符串常量池则存在于方法区
3 安全性
字符串在 Java 应用程序中的使用范围非常广,几乎无处不在,比如说存储用户名、密码、数据库连接地址等等这些非常敏感的信息,因此,必须要保证 String 类的绝对安全性。
4. 线程安全
由于字符串是不可变的,因此可以在多线程之间共享,如果一个线程把字符串的值修改为另外一个,那么就会在字符串常量池中创建另外一个字符串,原有的字符串仍然会保持不变。
String, StringBuffer and StringBuilder
1.可变性
- String 不可变
- StringBuffer 和 StringBuilder 可变
2 线程安全
- String 不可变,因此是线程安全的
- StringBuilder 不是线程安全的
- StringBuffer 是线程安全的,内部使用synchronized 进行同步
String Pool
字符串常量池(String Pool)保存着所有字符串字面量(literal strings),这些字面量在编译时期就确定。不仅如此,还可以使用 String 的 intern() 方法在运行过程将字符串添加到 String Pool 中。
当一个字符串调用 intern() 方法时,如果 String Pool 中已经存在一个字符串和该字符串值相等(使用 equals() 方法进行确定),那么就会返回 String Pool 中字符串的引用;否则,就会在 String Pool 中添加一个新的字符串,并返回这个新字符串的引用。
String str1 = “abc”;
String str2 = “abc”;
String str3 = “abc”;
String str4 = new String(“abc”);
String str5 = new String(“abc”);
String str6 = new String(“abc”);
面试题:String str4 = new String(“abc”) 创建多少个对象?
- 在常量池中查找是否有“abc”对象,有则返回对应的引用实例, 没有则创建对应的实例对象
- 在堆中 new 一个 String("abc") 对象
- 将对象地址赋值给str4,创建一个引用
所以,常量池中没有“abc”字面量则创建两个对象,否则创建一个对象,以及创建一个引用
根据字面量,往往会提出这样的变式题:
- String str1 = new String("A"+"B") ; 会创建多少个对象?
- String str2 = new String("ABC") + "ABC" ; 会创建多少个对象?
str1:
字符串常量池:"A","B","AB" : 3个
堆:new String("AB") :1个
总共 : 4个
str2:
字符串常量池:"ABC" : 1个
堆:new String("ABC") :1个
总共:2个