零、Java 中 String 的源码

学习笔记来自

慕课网专栏 —— 面试官系统精讲 Java 源码及大厂真题
拉钩教育 —— Java面试真题及源码 34讲
一、开篇词
我们在学习 Java SE 的过程中，经常会用到这个类型，我们只会觉得用这个很方便。可以直接申明一个字符串类型。但是大家有没想过这个是怎么来的呢？

在学 C语言的时候，如果没有接触过 C++ 的同学，对于字符串处理的时候一般都是使用一个 char 类型的字符数组来解决。没错 String 的核心就是这样的。接下里我们来看一看 String 的源码是什么样子的呢？

二、String 类型的不可变性

我们写一个示例看看

package test;
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String a= "Hello";
        a = "wwww";
        System.out.println(a);
    }
}

我们打上两个断点看一看。

从打断点的结果可以看出，当我们将字符串的值改为 www ，的时候，它的地址的引用就发生了改变，同时里面存储的字符也发生了变化，同时我们从打断点的结果看出，String 中的每个字符都是一个一个存储的。所以我们可以猜测两个结论

String 被 final 修饰，是不能直接修改的，需要改变地址的引用才能换一个新的值
String 中的字符使用字符数组存储的。

我们看下 String 的源码是什么样子的。

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

现在看看 String 的部分源码，和刚才猜测的相差不大

String 是不可变类型，不可变就代表被 final 关键字修饰，也就是说 String 类不可能被继承，也就是说对 String 操作的方法，都不会被继承重写
String 中保存数据的是一个 char 的数组 value。我们发现 value 也是被 final 修饰的，可以这么说，value 一旦被赋值，内存地址是绝对无法修改的，value 的访问修饰符是 private ，外部也访问不到，String 也没有提供对应的 setter 方法。因此 value 一旦产生，就无法被修改。

这两点就是使 String 不变性的原因，充分利用了 final 关键字的特性，以后在开发遇到这种情况，可以采取 String 源码的设计方式加到自己的项目里面。

我们看一个例子

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        String a= "Hello";
        a.replace("H","t"); // 这样写不会有效果，也不会有任何改变
        System.out.println(a);
        a = a.replace("H","t"); // 分析源码我们知道，我们对 String 的操作会引用一个新的地址，因此需要换一个新的 String 对象来接收。
        System.out.println(a);
    }
}

三、String 中的方法

3.1 String 中的构造方法

有四类构造方法，需要我们注意的是后面两个构造方法，这两类一般都是单独使用的比较多

// String 为参数的构造方法
public String(String original) {
    this.value = original.value;
    this.hash = original.hash;
}
// char[] 为参数构造方法
public String(char value[]) {
    this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}
// StringBuffer 为参数的构造方法
public String(StringBuffer buffer) {
    synchronized(buffer) {
        this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length());
    }
}
// StringBuilder 为参数的构造方法
public String(StringBuilder builder) {
    this.value = Arrays.copyOf(builder.getValue(), builder.length());
}

3.2 equals() 比较两个字符串是否相等

public boolean equals(Object anObject) {
    // 对象引用相同直接返回 true
    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    // 判断需要对比的值是否为 String 类型，如果不是则直接返回 false， instanceof 是用来判断数据类型的一个方法
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            // 把两个字符串都转换为 char 数组对比
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            // 循环比对两个字符串的每一个字符
            while (n-- != 0) {
                // 如果其中有一个字符不相等就 true false，否则继续对比
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

String 类型重写了 equals() 方法，equals() 方法需要传递一个 Object 类型参数值，因此比较字符串时，会先通过比较 instanceof 判断是否为 String 类型，如果不是直接返回 false

3.3 compareTo() 比较两个字符串

compareTo() 方法用于比较两个字符串，返回结果为 int 类型的值，源码如下

    public int compareTo(String anotherString) {
        int len1 = value.length;
        int len2 = anotherString.value.length;
        // 获取两个字符串中较短的那一个
        int lim = Math.min(len1, len2);
        char v1[] = value;
        char v2[] = anotherString.value;
        int k = 0;
        // 对比每一个字符
        while (k < lim) {
            char c1 = v1[k];
            char c2 = v2[k];
            if (c1 != c2) {
                // 比较单个字符，如果是字母字符，比较对应的 ASCLL 吗
                return c1 - c2;
            }
            k++;
        }
        // 长度不一样，直接返回长度之差
        return len1 - len2;
    }

从源码的返回值可以看出，compareTo() 会循环比较所有的字符，然后会取长度较短的字符依次循环遍历每一个字符，如果有不相等的，则返回 return char1 - char2， char2 使我们从方法外面传进来的字符串，方法一是被比较的字符串，两者相减得到的值就是返回值。

由此可以看出 compareTo() 和 equals() 方法的区别：

equals() 可以接受一个 Object 类型参数，而 compareTo() 只能接收一个 String 参数。
equals() 返回 Boolean 值，compareTo() 返回 int

两者都用于字符串比较，当 equals() 为 true，compareTo() 为 0 的时候，两者功能是一样的。都表示同一个字符串

3.4 String 中常用的其他方法

    public static void main(String[] args) {
        String str = "adminc123332aa";
        System.out.println(str.indexOf("12")); // int 返回子字符串第一次出现的下标位置
        System.out.println(str.lastIndexOf("a")); // int 返回子字符串最后一次出现的下标位置
        System.out.println(str.contains("admin")); // boolean 判断字符串是否存在
        String str1 = "ABCDEFG";
        System.out.println(str.toLowerCase()); // 将字符串全部大写转换为小写
        System.out.println(str.toUpperCase()); // 将字符串中全部小写转换为大写
        System.out.println(str.length()); // 获得字符串的长度
        String str2 = " aa ";
        System.out.println(str.trim());  // 去掉字符串首尾空格
        System.out.println(str.replace("admin","cococ")); // 替换字符串数组的某些字符
        // 分割字符串，返回一个字符串数组
        String[] chrs = str.split("");
        System.out.println(chrs[0]);
    }

四、面试询问

为什么 String 要用 final 修饰？

使用 final 修饰表明 String 是不可继承的类，这样做表示更安全，更高效
== 和 equals 的区别是什么？
- == 对于基本数据类型来说，是比较 “值” 相等的，对于引用类型来说，是比较引用地址是否相同
- String 重写了 equals 方法把它变成了两个字符串是否相等
String 和 StringBuilder、StringBuffer 有什么区别？

Java 从入门到精通到全栈

5.1.x Java 源码分析