String 原始碼淺析
引言
從一段程式碼說起：
public void stringTest(){
String a = "a"+"b"+1;
String b = "ab1";
System.out.println(a == b);
}大家猜一猜結果如何？如果你的結論是true。好吧，再來一段程式碼：
public void stringTest(){
String a = new String("ab1");
String b = "ab1";
System.out.println(a == b);
}結果如何呢？正確答案是false。
讓我們看看經過編譯器編譯後的程式碼如何
//第一段程式碼
public void stringTest() {
String a = "ab1";
String b = "ab1";
System.out.println(a == b);
}
//第二段程式碼
public void stringTest() {
String a1 = new String("ab1");
String b = "ab1";
System.out.println(a1 == b);
}也就是說第一段程式碼經過了編譯期優化，原因是編譯器發現"a"+"b"+1和"ab1"的效果是一樣的，都是不可變數組成。但是為什麼他們的記憶體地址會相同呢？如果你對此還有興趣，那就一起看看String類的一些重要原始碼吧。
一 String類
String類被final所修飾，也就是說String物件是不可變數，併發程式最喜歡不可變量了。String類實現了Serializable, Comparable<String>, CharSequence介面。
Comparable介面有compareTo(String s)方法，CharSequence介面有length()，charAt(int index)，subSequence(int start,int end)方法。
二 String屬性
String類中包含一個不可變的char陣列用來存放字串，一個int型的變數hash用來存放計算後的雜湊值。
/** The value is used for character storage. */
private final char value[];
/** Cache the hash code for the string */
private int hash; // Default to 0
/** use serialVersionUID from JDK 1.0.2 for interoperability */
private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;三 String建構函式
//不含引數的建構函式，一般沒什麼用，因為value是不可變數
publicString() {
this.value = new char[0];
}
//引數為String型別
publicString(String original) {
this.value = original.value;
this.hash = original.hash;
}
//引數為char陣列，使用java.utils包中的Arrays類複製
publicString(charvalue[]) {
this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}
//從bytes陣列中的offset位置開始，將長度為length的位元組，以charsetName格式編碼，拷貝到value
publicString(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);
}
//呼叫public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)建構函式
publicString(byte bytes[], String charsetName)
throws UnsupportedEncodingException {
this(bytes, 0, bytes.length, charsetName);
}三 String常用方法
boolean equals(Object anObject)
public boolean equals(Object anObject) {
//如果引用的是同一個物件，返回真
if (this == anObject) {
return true;
}
//如果不是String型別的資料，返回假
if (anObject instanceof String) {
String anotherString = (String) anObject;
int n = value.length;
//如果char陣列長度不相等，返回假
if (n == anotherString.value.length) {
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int i = 0;
//從後往前單個字元判斷，如果有不相等，返回假
while (n-- != 0) {
if (v1[i] != v2[i])
return false;
i++;
}
//每個字元都相等，返回真
return true;
}
}
return false;
}equals方法經常用得到，它用來判斷兩個物件從實際意義上是否相等，String物件判斷規則：
-
記憶體地址相同，則為真。
-
如果物件型別不是String型別，則為假。否則繼續判斷。
-
如果物件長度不相等，則為假。否則繼續判斷。
-
從後往前，判斷String類中char陣列value的單個字元是否相等，有不相等則為假。如果一直相等直到第一個數，則返回真。
由此可以看出，如果對兩個超長的字串進行比較還是非常費時間的。
int compareTo(String anotherString)
publicintcompareTo(String anotherString) {
//自身物件字串長度len1
int len1 = value.length;
//被比較物件字串長度len2
int len2 = anotherString.value.length;
//取兩個字串長度的最小值lim
int lim = Math.min(len1, len2);
char v1[] = value;
char v2[] = anotherString.value;
int k = 0;
//從value的第一個字元開始到最小長度lim處為止，如果字元不相等，返回自身（物件不相等處字元-被比較物件不相等字元）
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，則返回（自身長度-被比較物件長度）
return len1 - len2;
}這個方法寫的很巧妙，先從0開始判斷字元大小。如果兩個物件能比較字元的地方比較完了還相等，就直接返回自身長度減被比較物件長度，如果兩個字串長度相等，則返回的是0，巧妙地判斷了三種情況。
int hashCode()
publicinthashCode() {
int h = hash;
//如果hash沒有被計算過，並且字串不為空，則進行hashCode計算
if (h == 0 && value.length > 0) {
char val[] = value;
//計算過程
//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賦值
hash = h;
}
return h;
}String類重寫了hashCode方法，Object中的hashCode方法是一個Native呼叫。String類的hash採用多項式計算得來，我們完全可以通過不相同的字串得出同樣的hash，所以兩個String物件的hashCode相同，並不代表兩個String是一樣的。
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.
//如果起始地址小於0或者（起始地址+所比較物件長度）大於自身物件長度，返回假
if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) {
return false;
}
//從所比較物件的末尾開始比較
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);
}起始比較和末尾比較都是比較經常用得到的方法，例如在判斷一個字串是不是http協議的，或者初步判斷一個檔案是不是mp3檔案，都可以採用這個方法進行比較。
String concat(String str)
public String concat(String str) {
int otherLen = str.length();
//如果被新增的字串為空，返回物件本身
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方法也是經常用的方法之一，它先判斷被新增字串是否為空來決定要不要建立新的物件。
String replace(char oldChar,char newChar)
public String replace(char oldChar, char newChar) {
//新舊值先對比
if (oldChar != newChar) {
int len = value.length;
int i = -1;
char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
//找到舊值最開始出現的位置
while (++i < len) {
if (val[i] == oldChar) {
break;
}
}
//從那個位置開始，直到末尾，用新值代替出現的舊值
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;
}這個方法也有討巧的地方，例如最開始先找出舊值出現的位置，這樣節省了一部分對比的時間。replace(String oldStr,String newStr)方法通過正則表示式來判斷。
String trim()
public String trim() {
int len = value.length;
int st = 0;
char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
//找到字串前段沒有空格的位置
while ((st < len) && (val[st] <= ' ')) {
st++;
}
//找到字串末尾沒有空格的位置
while ((st < len) && (val[len - 1] <= ' ')) {
len--;
}
//如果前後都沒有出現空格，返回字串本身
return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;
}trim方法用起來也6的飛起
String intern()
publicnative String intern();intern方法是Native呼叫，它的作用是在方法區中的常量池裡通過equals方法尋找等值的物件，如果沒有找到則在常量池中開闢一片空間存放字串並返回該對應String的引用，否則直接返回常量池中已存在String物件的引用。
將引言中第二段程式碼
//String a = new String("ab1");
//改為
String a = new String("ab1").intern();則結果為為真，原因在於a所指向的地址來自於常量池，而b所指向的字串常量預設會呼叫這個方法，所以a和b都指向了同一個地址空間。
int hash32()
private transient int hash32 = 0;
inthash32() {
int h = hash32;
if (0 == h) {
// harmless data race on hash32 here.
h = sun.misc.Hashing.murmur3_32(HASHING_SEED, value, 0, value.length);
// ensure result is not zero to avoid recalcing
h = (0 != h) ? h : 1;
hash32 = h;
}
return h;
}在JDK1.7中，Hash相關集合類在String類作key的情況下，不再使用hashCode方式離散資料，而是採用hash32方法。這個方法預設使用系統當前時間，String類地址，System類地址等作為因子計算得到hash種子，通過hash種子在經過hash得到32位的int型數值。
publicintlength() {
return value.length;
}
public String toString() {
return this;
}
public boolean isEmpty() {
return value.length == 0;
}
publiccharcharAt(int index) {
if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
}
return value[index];
}以上是一些簡單的常用方法。
總結
String物件是不可變型別，返回型別為String的String方法每次返回的都是新的String物件，除了某些方法的某些特定條件返回自身。
String物件的三種比較方式：
==記憶體比較：直接對比兩個引用所指向的記憶體值，精確簡潔直接明瞭。
equals字串值比較：比較兩個引用所指物件字面值是否相等。
hashCode字串數值化比較：將字串數值化。兩個引用的hashCode相同，不保證記憶體一定相同，不保證字面值一定相同。