Java 字符串比较、拼接问题

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/—————————————————— 字符串类型 —————————————————/

Java中用于处理字符串常用的有三个类:

1、java.lang.String

2、java.lang.StringBuffer

3、java.lang.StrungBuilder

相同点: 都是final类, 不允许被继承;

不同点：

• StringBuffered/StringBuilder 都继承自抽象类AbstractStringBuilder
  (实现了Appendable, CharSequence接口)，可以通过append()、indert()进行字符串的操作
• String实现了三个接口: Serializable、Comparable

  、CarSequence,

  String的实例可以通过compareTo方法进行比较

  StringBuilder/StringBuffer只实现了两个接口Serializable、CharSequence

• StringBuffer是线程安全的(Synchronized 加锁)，可以不需要额外的同步用于多线程中
  StringBuilder不是线程安全的，但是效率比StringBuffer高

/————————————— 本篇主要讨论String类型 ————————————/

1.字符串的比较

1. 1 字符串常量池

字符串常量池（以下简称常量池/字符串池）的存在意义：实际开发中，String类是使用频率非常高的一种引用对象类型。但是不断地创建新的字符串对象，会极大地消耗内存。因此，JVM为了提升性能和减少内存开销，内置了一块特殊的内存空间即常量池，以此来避免字符串的重复创建。JDK 1.8 后，常量池被放入到堆空间中。

字符串池中维护了共享的字符串对象，这些字符串不会被垃圾收集器回收。

1.2 String类型的比较方式

若直接使用“==”进行比较对象，则比较的是两个对象的引用地址；

若使用str1.equals(str2)方法进行比较，由于String类内部已经覆盖Object类中的equals()方法，实际比较的是两个字符串的值。

• 比较原理：

  先判断对象地址是否相等，若相等则直接返回true；

  若不相等再去参数判断括号内传入的参数是否为String类型的：若不是字符串将最终返回false；若是字符串，再依次比较所有字符是否一样。

// 源码
public boolean equals(Object anObject) {
	if (this == anObject) {
    	return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String aString = (String)anObject;
        if (coder() == aString.coder()) {
        	return isLatin1() ? StringLatin1.equals(value, aString.value) : StringUTF16.equals(value, aString.value);
        }
     }
     return false;
}

1.3 String的创建方式

1.3.1 直接使用“=”进行赋值

String str_01 = "aa";
String str_02 = "aa";
System.out.println(str_01 == str_02);

使用这种方式创建字符串，会先在栈中创建一个引用变量str_01，再去常量池中寻找是否已存在值为"aa"的字符串：

1. 如果不存在这样的字符串，则会在常量池中新建一个"aa"字符串对象，并把这个字符串对象的引用地址赋值给对象str_01;
2. 如果常量池中寻找已存在这样的字符串，则不会再创建新的对象，直接返回已存在的对象地址，并将其赋值给对象str_02；

// result
true

1.3.2 使用“new”关键字创建新对象

String str_01 = new String("xyz");
String str_02 = new String("xyz");
System.out.println(str_01 == str_02);

这种方式至少会创建一个对象，因为本质是调用了String类的构造器方法public String(String original){...}，在堆中一定会创建一个字符串对象。

使用"new"关键字创造对象主要分为三步：

1. 在堆中会创建一个字符串对象；
2. 判断常量池是否存在与构造器参数中的字符串值相等的常量；
3. 如果常量池中已有这样的字符串存在，则直接返回堆中的字符串对象引用地址，赋值给栈中的变量；如果不存在，会先创建一个字符串对象在常量池中，然后返回堆中的对象引用地址，赋值给栈中的变量。

// result
false

1.3.3 intern()方法返回的引用地址

String str_01 = new String("abc").intern();
String str_02 = "abc";
String str_03 = new String("abc");
System.out.println(str_01 == str_02);
System.out.println(str_02 == str_03);

String str_04 = new String("cba");
String str_05 = new String("cba").intern();
System.out.println(str_04 == str_05);

当使用构造器创建字符串调用 intern()方法时，如果常量池中已经存在一个值相同的字符串(内部使用equals()方法来确定)，则返回常量池中的字符串对象的引用地址；否则，将堆中新创建的字符串对象添加到常量池中，并返回池中字符串对象的引用地址。

// result
true
false
false

2. 字符串类的可变性与不可变性

字符串的本质：char类型数组 private final char[] str

String类实现了CharSequence接口

String类型的不可变性指的是内存地址不可变，如果将一个对象重新赋值，则本质上是改变了其引用对象。

String a = "hello";
System.out.println(a.hashCode());
a = "hey";
System.out.println(a.hashCode());

// result
99162322
103196

StringBuffer类型和StringBuilder类型的字符串定义好后可以进行值改变，并且不会创建新的内存地址。

StringBuilder a = new StringBuilder();
System.out.println(a.hashCode());
a.append("Hello");
a.append("World");
System.out.println(a.hashCode());

// result
1395089624
1395089624

3. 字符串的相加/拼接

3.1 字符串与非字符串类型的相加/拼接

String类中的valueOf(Object obj)方法可以将任意一个对象转换为字符串类型。

// 源码
public static String valueOf(Object obj) {
　　return (obj == null) ? "null" : obj.toString();
}

String类中，重载了+与+=运算，这也是Java中唯一重载的两个运算符。

两个字符串相加即是字符串的拼接，在进行拼接时，会先调用valueOf(Object obj)方法将其为字符串类型，再进行拼接。从源码可以看出，如果字符串为null，会将其转换为字面值为"null"的字符串。

String s = null;
s = s + "World";
System.out.println("Hello " +s);
// result: Hello nullWorld

因此在进行字符串拼接时，初始字符串应该设置成空字符串""，而非null。

3.2 两个String类型对象相加/拼接原理

在字符串间使用加法运算时：

• 若是常量字符串相加，如: "AB"+"CD"，则是编译优化。
  凡是单独使用双引号" "引用起来的内容直接拼接时，均会被编译优化，编译时就已经确定其值，即为拼接后的值。
• 若是字符串变量相加，如:
  String temp1 = "AB";
  String temp2 = "CD";
  String str = temp1 + temp2;
  则是在底层调用了StringBuilder类中的构造方法及append()方法来辅助完成：
  String str = new StringBuilder().append(temp1).append(temp2).toString();

String str1 = "ABCD";
		String str2 = "AB" + "CD";
		String str3 = "A" + "B" + "C" + "D";
		String temp1 = "AB";
		String temp2 = "CD";
		String str4 = temp1 + temp2;
		// String str4 = new StringBuilder().append(temp1).append(temp2).toString();
		
		String temp = "AB";
		String str5 = temp + "CD";
		// String str4 = new StringBuilder(String.valueOf(temp)).append("CD").toString();
		
		System.out.println(str1 == str2);
		System.out.println(str1 == str3);
		System.out.println(str1 == str4);
		System.out.println(str1 == str5);

// result
true
true
false
false

4. final类型的String类字符串

public class test {
	public static final String str1 = "abc";
	public static final String str2 = "def";
	public static void main(String[] args) {
		String str3 = str1 + str2;
		String str4 = "abcdef";
		System.out.println(str3 == str4);
	}
}

str1和str2都是final类型的，并且在编译阶段都是已经被赋值了，相当于一个常量，当执行Strings str3 = str1 + str2 的时候，str3已经是"abcdef"常量了，已被创建在常量池中，所以地址是相等的。

// result
true

public class test {
public static final String s1;
public static final String s2;
	static{
	s1 = "ab";
	s2 = "cd";
	}
	public static void main(String[] args) {
		String s3 = s1 + s2;
		String s4 = "abcd";
		System.out.println(s3 == s4); 
	}
}

虽然s1和s2都是final类型，但是起初并没有初始化，在编译期还不能确定具体的值，此处是变量，所以这里会调用StringBuilder类中的构造方法及append()方法来创建新的字符串s3，返回的新字符串s3在堆中的地址，所以与s4不相等。

// result
false

参考内容：

1. java-String常量池的知识点你知道多少？-结合jdk版本变更 by hz90s
2. java中String、StringBuffer和StringBuilder的区别(简单介绍) by 韦邦杠
3. Java String：字符串常量池(转）by 暖暖-木木

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