java提高篇(十四)-----字符串

首先我們要明確，String並不是基本數據類型，而是一個對象，並且是不可變的對象。查看源碼就會發現String類為final型的（當然也不可被繼承），而且通過查看JDK文檔會發現幾乎每一個修改String對象的操作，實際上都是創建了一個全新的String對象。

字符串為對象，那麽在初始化之前，它的值為null，到這裏就有必要提下””、null、new String()三者的區別。null 表示string還沒有new ，也就是說對象的引用還沒有創建，也沒有分配內存空間給他，而””、new String()則說明了已經new了，只不過內部為空，但是它創建了對象的引用，是需要分配內存空間的。打個比方：一個空玻璃杯，你不能說它裏面什麽都沒有，因為裏面有空氣，當然也可以把它弄成真空，null與" "、new String()的區別就象真空與空氣一樣。

在字符串中存在一個非常特殊的地方，那就是字符串池。每當我們創建一個字符串對象時，首先就會檢查字符串池中是否存在面值相等的字符串，如果有，則不再創建，直接放回字符串池中對該對象的引用，若沒有則創建然後放入到字符串池中並且返回新建對象的引用。這個機制是非常有用的，因為可以提高效率，減少了內存空間的占用。所以在使用字符串的過程中，推薦使用直接賦值（即String s=”aa”），除非有必要才會新建一個String對象（即String s = new String(”aa”)）。

對於字符串的使用無非就是這幾個方面：

1、字符串比較

equals() ------判斷內容是否相同。

compareTo() ------判斷字符串的大小關系。

compareToIgnoreCase(String int) ------在比較時忽略字母大小寫。

== ------判斷內容與地址是否相同。

equalsIgnoreCase() ------忽略大小寫的情況下判斷內容是否相同。

reagionMatches() ------對字符串中的部分內容是否相同進行比較（詳情請參考API）。

2、字符串查找

charAt(int index) ------返回指定索引index位置上的字符，索引範圍從0開始。

indexOf(String str)------從字符串開始檢索str，並返回第一次出現的位置，未出現返回-1。

indexOf(String str，int fromIndex);------從字符串的第fromIndex個字符開始檢索str。

lastIndexOf(String str)------查找最後一次出現的位置。

lastIndexOf(String str，int fromIndex)----從字符串的第fromIndex個字符查找最後一次出現的位置。

starWith(String prefix，int toffset)-----測試此字符串從指定索引開始的子字符串是否以指定前綴開始。

starWith(String prefix)------測試此字符串是否以指定的前綴開始。

endsWith(String suffix)------測試此字符串是否以指定的後綴結束。

3、字符串截取

public String subString(int beginIndex)------返回一個新的字符串，它是此字符串的一個子字符串。

public String subString(int beginIndex，int endIndex)------返回的字符串是從beginIndex開始到endIndex-1的串。

4、字符串替換

public String replace(char oldChar，char newChar)。

public String replace(CharSequence target，CharSequence replacement)------把原來的etarget子序列替換為replacement序列，返回新串。

public String replaceAll(String regex，String replacement)------用正則表達式實現對字符串的匹配。註意replaceAll第一個參數為正則表達式，鄙人曾經深受其害。

二、StringBuffer

StringBuffer和String一樣都是用來存儲字符串的，只不過由於他們內部的實現方式不同，導致他們所使用的範圍不同，對於StringBuffer而言，他在處理字符串時，若是對其進行修改操作，它並不會產生一個新的字符串對象，所以說在內存使用方面它是優於String的。

其實在使用方法，StringBuffer的許多方法和String類都差不多，所表示的功能幾乎一模一樣，只不過在修改時StringBuffer都是修改自身，而String類則是產生一個新的對象，這是他們之間最大的區別。

同時StringBuffer是不能使用=進行初始化的，它必須要產生StringBuffer實例，也就是說你必須通過它的構造方法進行初始化。

在StringBuffer的使用方面，它更加側重於對字符串的變化，例如追加、修改、刪除，相對應的方法：

1、append()：追加指定內容到當前StringBuffer對象的末尾，類似於字符串的連接，這裏StringBuffer對象的內容會發生改變。

2、insert：該類方法主要是在StringBuffer對象中插入內容。

3、delete：該類方法主要用於移除StringBuffer對象中的內容。

三、StringBuilder

StringBuilder也是一個可變的字符串對象，他與StringBuffer不同之處就在於它是線程不安全的，基於這點，它的速度一般都比StringBuffer快。與StringBuffer一樣，StringBuider的主要操作也是append與insert方法。這兩個方法都能有效地將給定的數據轉換成字符串，然後將該字符串的字符添加或插入到字符串生成器中。

上面只是簡單的介紹了String、StringBuffer、StringBuilder，其實對於這三者我們應該更加側重於他們只見到的區別，只有理清楚他們之間的區別才能夠更好的使用他們。

四、正確使用String、StringBuffer、StringBuilder

我們先看如下表格：

這裏對於String是否為線程安全，鄙人也不是很清楚，原因：String不可變，所有的操作都是不可能改變其值的，是否存在線程安全一說還真不好說？但是如果硬要說線程是否安全的話，因為內容不可變，永遠都是安全的。

在使用方面由於String每次修改都需要產生一個新的對象，所以對於經常需要改變內容的字符串最好選擇StringBuffer或者StringBuilder.而對於StringBuffer，每次操作都是對StringBuffer對象本身，它不會生成新的對象，所以StringBuffer特別適用於字符串內容經常改變的情況下。

但是並不是所有的String字符串操作都會比StringBuffer慢，在某些特殊的情況下，String字符串的拼接會被JVM解析成StringBuilder對象拼接，在這種情況下String的速度比StringBuffer的速度快。如：

String name = ”I ” + ”am ” + ”chenssy ” ;

StringBuffer name = new StringBuffer(”I ”).append(” am ”).append(” chenssy ”);

對於這兩種方式，你會發現第一種比第二種快太多了，在這裏StringBuffer的優勢蕩然無存。其真實的原因就在於JVM做了一下優化處理，其實String name = ”I ” + ”am ” + ”chenssy ” ;在JVM眼中就是String name = ”I am chenssy ” ;這樣的方式對於JVM而言，真的是不要什麽時間。但是如果我們在這個其中增加一個String對象，那麽JVM就會按照原來那種規範來構建String對象了。

對於這三者使用的場景做如下概括（參考：《編寫搞質量代碼：改善java程序的151個建議》）：

1、String：在字符串不經常變化的場景中可以使用String類，如：常量的聲明、少量的變量運算等。

2、StringBuffer：在頻繁進行字符串的運算（拼接、替換、刪除等），並且運行在多線程的環境中，則可以考慮使用StringBuffer，例如XML解析、HTTP參數解析和封裝等。

3、StringBuilder：在頻繁進行字符串的運算（拼接、替換、刪除等），並且運行在多線程的環境中，則可以考慮使用StringBuffer，如SQL語句的拼裝、JSON封裝等（貌似這兩個我也是使用|StringBuffer）。

更多有關於他們之間區別，請參考：http://www.cnblogs.com/zuoxiaolong/p/lang1.html。鄙人就不畫蛇添足了。

五、字符串拼接方式

對於字符串而言我們經常是要對其進行拼裝處理的，在java中提高了三種拼裝的方法：+、concat()以及append()方法。這三者之間存在什麽區別呢？先看如下示例：

public class StringTest {
    
    /**
     * @desc 使用+、concat()、append()方法循環10W次
     * @author chenssy
     * @data 2013-11-16
     * @param args
     * @return void
     */
    public static void main(String[] args) {
        //+
        long start_01 = System.currentTimeMillis();
        String a = "a";
        for(int i = 0 ; i < 100000 ; i++){
            a += "b";
        }
        long end_01 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("  +   所消耗的時間：" + (end_01 - start_01) + "毫米");
        
        //concat()
        long start_02 = System.currentTimeMillis();
        String c = "c";
        for(int i = 0 ; i < 100000 ; i++){
            c = c.concat("d");
        }
        long end_02 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("concat所消耗的時間：" + (end_02 - start_02) + "毫米");
        
        //append
        long start_03 = System.currentTimeMillis();
        StringBuffer e = new StringBuffer("e");
        for(int i = 0 ; i < 100000 ; i++){
            e.append("d");
        }
        long end_03 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("append所消耗的時間：" + (end_03 - start_03) + "毫米");
    }
}

------------
Output:
  +   所消耗的時間：19080毫米
concat所消耗的時間：9089毫米
append所消耗的時間：10毫米

從上面的運行結果可以看出，append()速度最快，concat()次之，+最慢。原因請看下面分解:

(一)+方式拼接字符串

在前面我們知道編譯器對+進行了優化，它是使用StringBuilder的append()方法來進行處理的，我們知道StringBuilder的速度比StringBuffer的速度更加快，但是為何運行速度還是那樣呢？主要是因為編譯器使用append()方法追加後要同toString()轉換成String字符串，也就說 str +=”b”等同於

str = new StringBuilder(str).append("b").toString();

它變慢的關鍵原因就在於new StringBuilder()和toString()，這裏可是創建了10W個StringBuilder對象，而且每次還需要將其轉換成String，速度能不慢麽？

（二）concat()方法拼接字符串

public String concat(String str) {
    int otherLen = str.length();
    if (otherLen == 0) {
        return this;
    }
    char buf[] = new char[count + otherLen];
    getChars(0, count, buf, 0);
    str.getChars(0, otherLen, buf, count);
    return new String(0, count + otherLen, buf);
    }

這是concat()的源碼，它看上去就是一個數字拷貝形式，我們知道數組的處理速度是非常快的，但是由於該方法最後是這樣的：return new String(0, count + otherLen, buf);這同樣也創建了10W個字符串對象，這是它變慢的根本原因。

（三）append()方法拼接字符串

public synchronized StringBuffer append(String str) {
    super.append(str);
        return this;
    }

StringBuffer的append()方法是直接使用父類AbstractStringBuilder的append()方法，該方法的源碼如下：

public AbstractStringBuilder append(String str) {
    if (str == null) str = "null";
        int len = str.length();
    if (len == 0) return this;
    int newCount = count + len;
    if (newCount > value.length)
        expandCapacity(newCount);
    str.getChars(0, len, value, count);
    count = newCount;
    return this;
    }

與concat()方法相似，它也是進行字符數組處理的，加長，然後拷貝，但是請註意它最後是返回並沒有返回一個新串，而是返回本身，也就說這這個10W次的循環過程中，它並沒有產生新的字符串對象。

通過上面的分析，我們需要在合適的場所選擇合適的字符串拼接方式，但是並不一定就要選擇append()和concat()方法，原因在於+根據符合我們的編程習慣，只有到了使用append()和concat()方法確實是可以對我們系統的效率起到比較大的幫助，才會考慮，同時鄙人也真的沒有怎麽用過concat()方法。

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