JAVA开发基础

   Java中的String类型是一个引用数据类型，用于表示文本数据或字符序列。它是不可变的，即一旦创建了一个String对象，就不能修改其内容。由于不可变性，String对象在多个线程之间可以安全地共享。常用的创建String对象的方法包括使用字面量（如”Hello, World!”）或使用new关键字配合String构造函数。String类还提供了许多方法来操作字符串，如拼接、查找、替换和格式化等。

定义与特点

定义：String是Java中的一个类，用于表示由字符组成的字符串。它不属于基本数据类型，而是引用类型。

特点：

不可变性：一旦创建，String对象的内容就不能被改变。对String的任何修改操作都会返回一个新的String对象。

线程安全性：由于不可变性，String对象可以在多线程环境中安全地共享。

内存安全性：不可变性确保了String对象在内存中的安全性。

创建String对象的方式

字符串字面量：这是最常见和简单的创建String对象的方式。例如：String str = “Hello”;

使用new关键字：通过new关键字和String类的构造函数来创建对象。例如：String str = new String(“World”);

字符串操作

• 长度：使用length()方法获取字符串的长度。
• 连接：使用+运算符或concat()方法连接两个字符串。但请注意，在循环中频繁使用+运算符可能会导致性能问题，推荐使用StringBuilder或StringBuffer。
• 比较：
  • equals()方法用于比较两个字符串的内容是否相等（区分大小写）。
  • equalsIgnoreCase()方法用于比较两个字符串的内容是否相等（不区分大小写）。
• 子字符串：使用substring()方法获取指定索引范围内的子字符串。
• 查找：
  • indexOf()方法用于查找子字符串第一次出现的位置。
  • lastIndexOf()方法用于查找子字符串最后一次出现的位置。
• 替换：使用replace()方法替换字符串中的字符或子串。

性能考虑

• 由于String的不可变性，频繁修改字符串可能会导致性能问题。在这种情况下，应使用StringBuilder或StringBuffer进行字符串操作。

底层实现与版本演变

• 底层演变：
  • JDK 8及之前：String内部使用char数组存储字符。
  • JDK 9及之后：为了优化内存使用，String内部改为使用byte数组存储字符，并引入了coder属性来表示编码格式（LATIN1或UTF16）。

字符串常量池

定义：StringTable是Java虚拟机（JVM）中用于存储字符串常量的一个特殊区域，它主要存储的是编译期已确定的字符串字面量。

功能：由于Java中创建一个对象是一个相对昂贵的操作，并且需要不断进行垃圾回收，StringTable作为一种缓冲池，可以有效缓解这些问题，提高程序的性能和内存使用效率。

工作机制：通过字符串字面量创建的String对象会首先在字符串常量池中进行查找。如果找到相同值的字符串，则直接返回该字符串的引用；否则，在池中创建一个新的字符串并返回其引用。

数据结构：StringTable的数据结构是一个哈希表（HashTable），用于存储字符串常量及其对应的引用。哈希表通过哈希函数将字符串映射到表中的位置，以便快速查找。

存储：所有的字符串都保存在堆（Heap）中，而StringTable中存储的是这些字符串的引用。通过双引号直接声明的String对象会被存储在StringTable中，而使用new关键字创建的String对象则只会在堆中创建，不会进入StringTable。

特性：字符串常量池中的字符串是不可变的，这意味着一旦一个字符串被放入池中，就不能再改变它的值。字符串常量池在JVM中的位置随着JDK版本的变化而变化。在JDK 6及之前，它位于方法区中；从JDK 7开始，它被移到了堆空间中。

用途：避免重复创建相同的字符串对象，节省内存空间。提高字符串比较的性能，因为通过StringTable中的引用进行比较比直接比较字符串内容要快得多。

与String类的关系：StringTable与Java中的String类密切相关。当使用双引号直接声明一个String对象时，JVM会首先检查StringTable中是否已经存在相同值的字符串。如果存在，则直接返回该字符串的引用；否则，在StringTable中创建一个新的字符串并返回其引用。对于使用new关键字创建的String对象，JVM会在堆中为其分配内存，并创建一个新的String对象。此时，即使该对象的内容与StringTable中的某个字符串相同，它们也是不同的对象，具有不同的引用。

垃圾回收与性能调优：StringTable中的字符串常量也会受到垃圾回收的管理。当内存空间不足时，那些没有被引用的字符串常量可能会被垃圾回收器回收。可以通过JVM参数-XX:StringTableSize来调整StringTable的大小，以适应不同程序的需求。增大StringTable的大小可以减少哈希冲突，提高查找性能；但也会增加内存消耗。因此，在进行性能调优时需要根据实际情况进行权衡。