Java源码之String

本文出自：http://blog.csdn.net/dt235201314/article/details/78330377

一丶概述

还记得那会的“Hello World”，第一个程序，输出的String，下面介绍String源码，颇有计算机二级考试习题的感觉。

二丶源码及案例

1.String是final类型的

在Java中，被 final 类型修饰的类不允许被其他类继承，被final修饰的变量赋值后不允许被修改。

什么是不可变类？

所谓不可变类，就是创建该类的实例后，该实例的属性是不可改变的，java提供的包装类和java.lang.String类都是不可变类。当创建它们的实例后，其实例的属性是不可改变的。
需要注意的是，对于如下代码

String s=”abc”;
s=”def”;

你可能会感到疑惑，不是说String是不可变类吗，这怎么可以改变呢，平常我也是这样用的啊。请注意，s是字符串对象的”abc”引用，即引用是可以变化的，跟对象实例的属性变化没有什么关系，这点请注意区分。

2.String类实现了Serializable, Comparable, CharSequence接口。

Comparable接口有compareTo(String s)方法，CharSequence接口有length()，charAt(int index)，subSequence(int start,int end)方法，后面详解

3.成员变量

//用于存储字符串
private final char value[];
//缓存String的hash值
private int hash; // Default to 0

String类中包含一个不可变的char数组用来存放字符串，一个int型的变量hash用来存放计算后的哈希值。

4.构造函数

//不含参数的构造函数，一般没什么用，因为value是不可变量
public String() {
this.value = new char[0];
}
//参数为String类型
public String(String original) {
this.value = original.value;
this.hash = original.hash;
}
//参数为char数组，使用java.utils包中的Arrays类复制
public String(char value[]) {
this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}
//从bytes数组中的offset位置开始，将长度为length的字节，以charsetName格式编码，拷贝到value
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);
}
//调用public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)构造函数
public String(byte bytes[], String charsetName)
throws UnsupportedEncodingException {
this(bytes, 0, bytes.length, charsetName);
}
//StringBuffer 和 StringBuider 也可以被当做构造 String 的参数。
//这两个构造方法是很少用到的，因为当我们有了 StringBuffer 或者 StringBuilfer 对象之后可以直接使用他们的 toString 方法来得到 String。
public String(StringBuffer buffer) {
synchronized(buffer) {
this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length());
}
}
public String(StringBuilder builder) {
this.value = Arrays.copyOf(builder.getValue(), builder.length());
}

相关问题：

String两种不同的赋值方式

String str = new String(“abc”);
String str = “abc”;

为什么String可以不用new就可以创建对象？这两种赋值方式有什么不同？

例：

public class Test {
public static void main(String[] args) {
String a = “ok”; // 新建了一个String对象
String b = “ok”; // 从缓冲池找
String c = new String(“ok”); // 新建一个String对象
String d = new String(“ok”); // 不从缓冲池找，新建一个
System.out.println(a==b);//将输出”true”;因为两个变量指向同一个对象。
System.out.println(c==d);//将输出”flase”;因为两个变量不指向同一个对象。虽然值相同，只有用c.equals(d)才能返回true.
String e = “a”+”b”+1;
String f = “ab1”;
System.out.println(e == f);//将输出”true”；因为编译器识别 “e = “a”+”b”+1”等同于“e = “ab1″”
String g = new String(“ab1”);
String h = “ab1”;
System.out.println(g == h);////将输出”flase”;因为两个变量不指向同一个对象
}
}

5.常用方法

boolean equals(Object anObject)

boolean equals(Object anObject)
public boolean equals(Object anObject) {
//如果引用的是同一个对象，返回真
if (this == anObject) {
return true;
}
//如果不是String类型的数据，返回假
if (anObject instanceof String) {
String anotherString = (String) anObject;
int n = value.length;
//如果char数组长度不相等，返回假
if (n == anotherString.value.length) {
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int i = 0;
//从后往前单个字符判断，如果有不相等，返回假
while (n– != 0) {
if (v1[i] != v2[i])
return false;
i++;
}
//每个字符都相等，返回真
return true;
}
}
return false;
}

equals方法经常用得到，它用来判断两个对象从实际意义上是否相等，String对象判断规则：
1. 内存地址相同，则为真。
2. 如果对象类型不是String类型，则为假。否则继续判断。
3. 如果对象长度不相等，则为假。否则继续判断。
4. 从后往前，判断String类中char数组value的单个字符是否相等，有不相等则为假。如果一直相等直到第一个数，则返回真。

int compareTo(String anotherString)

public int compareTo(String anotherString) {
//自身对象字符串长度len1
int len1 = value.length;
//被比较对象字符串长度len2
int len2 = anotherString.value.length;
//取两个字符串长度的最小值lim
int lim = Math.min(len1, len2);
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int k = 0;
//从value的第一个字符开始到最小长度lim处为止，如果字符不相等，返回自身（对象不相等处字符-被比较对象不相等字符）
while (k < lim) {
char c1 = v1[k];
char c2 = v2[k];
if (c1 != c2) {
return c1 – c2;
}
k++;
}
//如果前面都相等，则返回（自身长度-被比较对象长度）
return len1 – len2;
}

理解：

java中的compareto方法，返回参与比较的前后两个字符串的asc码的差值，看下面一组代码
String a=”a”,b=”b”;
System.out.println(a.compareto.b);
则输出-1；
若a=”a”,b=”a”则输出0；
若a=”b”,b=”a”则输出1；

单个字符这样比较，若字符串比较长呢？？
若a=”ab”,b=”b”,则输出-1；
若a=”abcdef”,b=”b”则输出-1；
也就是说，如果两个字符串首字母不同，则该方法返回首字母的asc码的差值；

如果首字母相同呢？？
若a=”ab”,b=”a”,输出1；
若a=”abcdef”,b=”a”输出5；
若a=”abcdef”,b=”abc”输出3；
若a=”abcdef”,b=”ace”输出-1；
即参与比较的两个字符串如果首字符相同，则比较下一个字符，直到有不同的为止，返回该不同的字符的asc码差值，如果两个字符串不一样长，可以参与比较的字符又完全一样，则返回两个字符串的长度差值

int hashCode()

int hashCode()
public int hashCode() {
int h = hash;
//如果hash没有被计算过，并且字符串不为空，则进行hashCode计算
if (h == 0 && value.length > 0) {
char val[] = value;
//计算过程
//s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + … + s[n-1]
for (int i = 0; i < value.length; i++) {
h = 31 * h + val[i];
}
//hash赋值
hash = h;
}
return h;
}

String类重写了hashCode方法，Object中的hashCode方法是一个Native调用。String类的hash采用多项式计算得来，我们完全可以通过不相同的字符串得出同样的hash，所以两个String对象的hashCode相同，并不代表两个String是一样的。

boolean startsWith(String prefix,int toffset)

boolean startsWith(String prefix,int toffset)
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.
//如果起始地址小于0或者（起始地址+所比较对象长度）大于自身对象长度，返回假
if ((toffset < 0) || (toffset > value.length – pc)) {
return false;
}
//从所比较对象的末尾开始比较
while (–pc >= 0) {
if (ta[to++] != pa[po++]) {
return false;
}
}
return true;
}
public boolean startsWith(String prefix) {
return startsWith(prefix, 0);
}
public boolean endsWith(String suffix) {
return startsWith(suffix, value.length – suffix.value.length);
}

起始比较和末尾比较都是比较经常用得到的方法，例如在判断一个字符串是不是http协议的，或者初步判断一个文件是不是mp3文件，都可以采用这个方法进行比较

String concat(String str)

public String concat(String str) {
int otherLen = str.length();
//如果被添加的字符串为空，返回对象本身
if (otherLen == 0) {
return this;
}
int len = value.length;
char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
str.getChars(buf, len);
return new String(buf, true);
}

concat方法也是经常用的方法之一，它先判断被添加字符串是否为空来决定要不要创建新的对象。

String replace(char oldChar,char newChar)

public String replace(char oldChar, char newChar) {
//新旧值先对比
if (oldChar != newChar) {
int len = value.length;
int i = -1;
char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
//找到旧值最开始出现的位置
while (++i < len) {
if (val[i] == oldChar) {
break;
}
}
//从那个位置开始，直到末尾，用新值代替出现的旧值
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;
}

这个方法也有讨巧的地方，例如最开始先找出旧值出现的位置，这样节省了一部分对比的时间。replace(String oldStr,String newStr)方法通过正则表达式来判断。

String trim()

public String trim() {
int len = value.length;
int st = 0;
char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
//找到字符串前段没有空格的位置
while ((st < len) && (val[st] <= ‘ ‘)) {
st++;
}
//找到字符串末尾没有空格的位置
while ((st < len) && (val[len – 1] <= ‘ ‘)) {
len–;
}
//如果前后都没有出现空格，返回字符串本身，左右有空格则去掉空格
return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;
}

ASCII值比较，“”为32，字母都大于64，可参考ASCII值表

String substring()

// 截取字符串
public String substring(int beginIndex) {
if (beginIndex < 0) { // 如果起始下标<0
throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
}
int subLen = value.length – beginIndex; // 获取截取长度
if (subLen < 0) { // 如果截取长度<0
throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
}
return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);
}

// 截取字符串
public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
if (beginIndex < 0) { // 如果起始下标<0
throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
}
if (endIndex > value.length) { // 如果末尾下标>字符数组长度
throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
}
int subLen = endIndex – beginIndex; // 获取截取长度
if (subLen < 0) { // 如果截取长度<0
throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
}
return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this
: new String(value, beginIndex, subLen);
}

如：

“hamburger”.substring(4) returns “urger”
“hamburger”.substring(4, 8) returns “urge”
“smiles”.substring(1, 5) returns “mile”

indexOf():

//该字符跟数组中的每个字符从左往右比较
//lastIndexOf一样只不过是从右往左比较
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);
}
}
//indexOf最终是调用下面的第二个static方法来进行求解的
//求解步骤大概是：
//首先搜索到第一个字符所在的位置，之后逐个比较;
//这里并没有使用kmp算法因此是一个可以优化的地方
public int indexOf(String str, int fromIndex) {
return indexOf(value, 0, value.length,
str.value, 0, str.value.length, fromIndex);
}
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;
}

split

public String[] split(String regex, int limit) {
char ch = 0;
//1. 如果regex只有一位，且不为列出的特殊字符；
//2.如regex有两位，第一位为转义字符且第二位不是数字或字母，“|”表示或，即只要ch小于0或者大于9任一成立，小于a或者大于z任一成立，小于A或大于Z任一成立
//3.第三个是和编码有关，就是不属于utf-16之间的字符
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<>();
//如果这个字符串中包含了用于分割的ch，则进行下一步操作
while ((next = indexOf(ch, off)) != -1) {
if (!limited || list.size() < limit – 1) {
list.add(substring(off, next));
off = next + 1;
} else {
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);
}