【Java】【String深入】

之前的Java基础系列中讨论了Java最核心的概念，特别是面向对象的基础。在Java进阶中，我将对Java基础进行补充，并转向应用层面。

大部分编程语言都能够处理字符串(String)。字符串是有序的字符集合，比如"Hello World!"。在Java中，字符串被存储为String类对象。调用字符串对象的方法，可以实现字符串相关的操作。

String类包含在java.lang包中。这个包会在Java启动的时候自动import，所以可以当做一个内置类(built-in class)。我们不需要显式的使用import引入String类。

创建字符串

我们之前使用类来创建对象。需要注意的时候，创建String类对象不需要new关键字。比如:

public class Test
{
    public static void main(String[] args)
    {
        String s = "Hello World!";
        System.out.println(s);                     
    }
}

实际上，当你写出一个"Hello World"表达式时，内存中就已经创建了该对象。如果使用new String("Hello World!")，会重复创建出一个字符串对象。

String类是唯一一个不需要new关键字来创建对象的类。使用的时候需要注意。

字符串操作

可以用+实现字符串的连接(concatenate)，比如:

"abc" + s

字符串的操作大都通过字符串的相应方法实现，比如下面的方法:

方法效果

s.length() 返回s字符串长度

s.charAt(2) 返回s字符串中下标为2的字符

s.substring(0, 4) 返回s字符串中下标0到4的子字符串

s.indexOf("Hello") 返回子字符串"Hello"的下标

s.startsWith(" ") 判断s是否以空格开始

s.endsWith("oo") 判断s是否以"oo"结束

s.equals("Good World!") 判断s是否等于"Good World!"

==只能判断字符串是否保存在同一位置。需要使用equals()判断字符串的内容是否相同。

s.compareTo("Hello Nerd!") 比较s字符串与"Hello Nerd!"在词典中的顺序，

返回一个整数，如果<0，说明s在"Hello Nerd!"之前；

如果>0，说明s在"Hello Nerd!"之后；

如果==0，说明s与"Hello Nerd!"相等。

s.trim() 去掉s前后的空格字符串，并返回新的字符串

s.toUpperCase() 将s转换为大写字母，并返回新的字符串

s.toLowerCase() 将s转换为小写，并返回新的字符串

s.replace("World", "Universe") 将"World"替换为"Universe"，并返回新的字符串

不可变对象

String类对象是不可变对象(immutable object)。程序员不能对已有的不可变对象进行修改。我们自己也可以创建不可变对象，只要在接口中不提供修改数据的方法就可以。

然而，String类对象确实有编辑字符串的功能，比如replace()。这些编辑功能是通过创建一个新的对象来实现的，而不是对原有对象进行修改。比如:

s = s.replace("World", "Universe");

右边对s.replace()的调用将创建一个新的字符串"Hello Universe!"，并返回该对象(的引用)。通过赋值，引用s将指向该新的字符串。如果没有其他引用指向原有字符串"Hello World!"，原字符串对象将被垃圾回收。

不可变对象

Java API

Java提供了许多功能强大的包。Java学习的一个重要方面是了解这些包以及其中包含的API(Application Programming Interface)。String类定义在java.lang.String。你可以查询下面的Oracle网址，来找到该类的官方文档:

http://docs.oracle.com/javase/6/docs/api/java/lang/String.html

该文档中包含了String类最全面的介绍。

事实上，API文档中有丰富的内容，你通过下面链接概览:

http://docs.oracle.com/javase/6/docs/api/

欢迎继续阅读“Java快速教程”系列文章

在讲解String之前，我们先了解一下Java的内存结构。

一、Java内存模型

按照官方的说法：Java 虚拟机具有一个堆，堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。

JVM主要管理两种类型内存：堆和非堆，堆内存（Heap Memory）是在 Java 虚拟机启动时创建，非堆内存(Non-heap Memory)是在JVM堆之外的内存。

简单来说，非堆包含方法区、JVM内部处理或优化所需的内存（如 JITCompiler，Just-in-time Compiler，即时编译后的代码缓存）、每个类结构（如运行时常数池、字段和方法数据）以及方法和构造方法的代码。

Java的堆是一个运行时数据区,类的(对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、 anewarray和multianewarray等指令建立，它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的，堆的优势是可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。

　　栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。栈中主要存放一些基本类型的变量数据（int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和对象句柄(引用)。

虚拟机必须为每个被装载的类型维护一个常量池。常量池就是该类型所用到常量的一个有序集合，包括直接常量（string,integer和 floating point常量）和对其他类型，字段和方法的符号引用。

　　对于String常量，它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在内存当中是以表的形式存在的，对于String类型，有一张固定长度的CONSTANT_String_info表用来存储文字字符串值，注意：该表只存储文字字符串值，不存储符号引用。说到这里，对常量池中的字符串值的存储位置应该有一个比较明了的理解了。在程序执行的时候,常量池会储存在Method Area,而不是堆中。常量池中保存着很多String对象; 并且可以被共享使用，因此它提高了效率

具体关于JVM和内存等知识请参考：

JVM 基础知识

Java 内存模型及GC原理

二、案例解析

public static void main(String[] args) {  
        /** 
         * 情景一：字符串池 
         * JAVA虚拟机(JVM)中存在着一个字符串池，其中保存着很多String对象; 
         * 并且可以被共享使用，因此它提高了效率。 
         * 由于String类是final的，它的值一经创建就不可改变。 
         * 字符串池由String类维护，我们可以调用intern()方法来访问字符串池。  
         */  
        String s1 = "abc";     
        //↑ 在字符串池创建了一个对象  
        String s2 = "abc";     
        //↑ 字符串pool已经存在对象“abc”(共享),所以创建0个对象，累计创建一个对象  
        System.out.println("s1 == s2 : "+(s1==s2));    
        //↑ true 指向同一个对象，  
        System.out.println("s1.equals(s2) : " + (s1.equals(s2)));    
        //↑ true  值相等  
        //↑------------------------------------------------------over  
        /** 
         * 情景二：关于new String("") 
         *  
         */  
        String s3 = new String("abc");  
        //↑ 创建了两个对象，一个存放在字符串池中，一个存在与堆区中；  
        //↑ 还有一个对象引用s3存放在栈中  
        String s4 = new String("abc");  
        //↑ 字符串池中已经存在“abc”对象，所以只在堆中创建了一个对象  
        System.out.println("s3 == s4 : "+(s3==s4));  
        //↑false   s3和s4栈区的地址不同，指向堆区的不同地址；  
        System.out.println("s3.equals(s4) : "+(s3.equals(s4)));  
        //↑true  s3和s4的值相同  
        System.out.println("s1 == s3 : "+(s1==s3));  
        //↑false 存放的地区多不同，一个栈区，一个堆区  
        System.out.println("s1.equals(s3) : "+(s1.equals(s3)));  
        //↑true  值相同  
        //↑------------------------------------------------------over  
        /** 
         * 情景三：  
         * 由于常量的值在编译的时候就被确定(优化)了。 
         * 在这里，"ab"和"cd"都是常量，因此变量str3的值在编译时就可以确定。 
         * 这行代码编译后的效果等同于： String str3 = "abcd"; 
         */  
        String str1 = "ab" + "cd";  //1个对象  
        String str11 = "abcd";   
        System.out.println("str1 = str11 : "+ (str1 == str11));  
        //↑------------------------------------------------------over  
        /** 
         * 情景四：  
         * 局部变量str2,str3存储的是存储两个拘留字符串对象(intern字符串对象)的地址。 
         *  
         * 第三行代码原理(str2+str3)： 
         * 运行期JVM首先会在堆中创建一个StringBuilder类， 
         * 同时用str2指向的拘留字符串对象完成初始化， 
         * 然后调用append方法完成对str3所指向的拘留字符串的合并， 
         * 接着调用StringBuilder的toString()方法在堆中创建一个String对象， 
         * 最后将刚生成的String对象的堆地址存放在局部变量str3中。 
         *  
         * 而str5存储的是字符串池中"abcd"所对应的拘留字符串对象的地址。 
         * str4与str5地址当然不一样了。 
         *  
         * 内存中实际上有五个字符串对象： 
         *       三个拘留字符串对象、一个String对象和一个StringBuilder对象。 
         */  
        String str2 = "ab";  //1个对象  
        String str3 = "cd";  //1个对象                                         
        String str4 = str2+str3;                                        
        String str5 = "abcd";    
        System.out.println("str4 = str5 : " + (str4==str5)); // false  
        //↑------------------------------------------------------over  
        /** 
         * 情景五： 
         *  JAVA编译器对string + 基本类型/常量 是当成常量表达式直接求值来优化的。 
         *  运行期的两个string相加，会产生新的对象的，存储在堆(heap)中 
         */  
        String str6 = "b";  
        String str7 = "a" + str6;  
        String str67 = "ab";  
        System.out.println("str7 = str67 : "+ (str7 == str67));  
        //↑str6为变量，在运行期才会被解析。  
        final String str8 = "b";  
        String str9 = "a" + str8;  
        String str89 = "ab";  
        System.out.println("str9 = str89 : "+ (str9 == str89));  
        //↑str8为常量变量，编译期会被优化  
        //↑------------------------------------------------------over  
    }

总结：

1.String类初始化后是不可变的(immutable)

这一说又要说很多，大家只要知道String的实例一旦生成就不会再改变了，比如说：String str=”kv”+”ill”+” “+”ans”; 就是有4个字符串常量，首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在内存中，然后”kvill”又和” ” 生成 “kvill “存在内存中，最后又和生成了”kvill ans”;并把这个字符串的地址赋给了str,就是因为String的”不可变”产生了很多临时变量，这也就是为什么建议用StringBuffer的原因了，因为StringBuffer是可改变的。

　　下面是一些String相关的常见问题：

　　String中的final用法和理解
　　final StringBuffer a = new StringBuffer("111");
　　final StringBuffer b = new StringBuffer("222");
　　a=b;//此句编译不通过 final StringBuffer a = new StringBuffer("111");
　　a.append("222");// 编译通过

　　可见，final只对引用的"值"(即内存地址)有效，它迫使引用只能指向初始指向的那个对象，改变它的指向会导致编译期错误。至于它所指向的对象的变化，final是不负责的。

2.代码中的字符串常量在编译的过程中收集并放在class文件的常量区中，如"123"、"123"+"456"等，含有变量的表达式不会收录，如"123"+a。

3.JVM在加载类的时候，根据常量区中的字符串生成常量池，每个字符序列如"123"会生成一个实例放在常量池里，这个实例是不在堆里的，也不会被GC，这个实例的value属性从源码的构造函数看应该是用new创建数组置入123的，所以按我的理解此时value存放的字符数组地址是在堆里，如果有误的话欢迎大家指正。

4.使用String不一定创建对象

在执行到双引号包含字符串的语句时，如String a = "123"，JVM会先到常量池里查找，如果有的话返回常量池里的这个实例的引用，否则的话创建一个新实例并置入常量池里。如果是 String a = "123" + b (假设b是"456")，前半部分"123"还是走常量池的路线，但是这个+操作符其实是转换成[SringBuffer].Appad()来实现的，所以最终a得到是一个新的实例引用，而且a的value存放的是一个新申请的字符数组内存空间的地址(存放着"123456")，而此时"123456"在常量池中是未必存在的。

要注意: 我们在使用诸如String str = "abc"；的格式定义类时，总是想当然地认为，创建了String类的对象str。担心陷阱！对象可能并没有被创建！而可能只是指向一个先前已经创建的对象。只有通过new()方法才能保证每次都创建一个新的对象

5.使用new String，一定创建对象

在执行String a = new String("123")的时候，首先走常量池的路线取到一个实例的引用，然后在堆上创建一个新的String实例，走以下构造函数给value属性赋值，然后把实例引用赋值给a：

public String(String original) {
    int size = original.count;
    char[] originalValue = original.value;
    char[] v;
      if (originalValue.length > size) {
         // The array representing the String is bigger than the new
         // String itself.  Perhaps this constructor is being called
         // in order to trim the baggage, so make a copy of the array.
            int off = original.offset;
            v = Arrays.copyOfRange(originalValue, off, off+size);
     } else {
         // The array representing the String is the same
         // size as the String, so no point in making a copy.
        v = originalValue;
     }
    this.offset = 0;
    this.count = size;
    this.value = v;
    }

从中我们可以看到，虽然是新创建了一个String的实例，但是value是等于常量池中的实例的value，即是说没有new一个新的字符数组来存放"123"。

如果是String a = new String("123"+b)的情况，首先看回第4点，"123"+b得到一个实例后，再按上面的构造函数执行。

6.String.intern()

String对象的实例调用intern方法后，可以让JVM检查常量池，如果没有实例的value属性对应的字符串序列比如"123"(注意是检查字符串序列而不是检查实例本身)，就将本实例放入常量池，如果有当前实例的value属性对应的字符串序列"123"在常量池中存在，则返回常量池中"123"对应的实例的引用而不是当前实例的引用，即使当前实例的value也是"123"。

public native String intern();

存在于.class文件中的常量池，在运行期被JVM装载，并且可以扩充。String的 intern()方法就是扩充常量池的一个方法；当一个String实例str调用intern()方法时，Java 查找常量池中是否有相同Unicode的字符串常量，如果有，则返回其的引用，如果没有，则在常量池中增加一个Unicode等于str的字符串并返回它的引用；看示例就清楚了

public static void main(String[] args) {
        String s0 = "kvill"; 
        String s1 = new String("kvill"); 
        String s2 = new String("kvill"); 
        System.out.println( s0 == s1 ); //false
        System.out.println( "**********" ); 
        s1.intern(); //虽然执行了s1.intern(),但它的返回值没有赋给s1
        s2 = s2.intern(); //把常量池中"kvill"的引用赋给s2 
        System.out.println( s0 == s1); //flase
        System.out.println( s0 == s1.intern() ); //true//说明s1.intern()返回的是常量池中"kvill"的引用
        System.out.println( s0 == s2 ); //true
    }

最后我再破除一个错误的理解：有人说，“使用 String.intern() 方法则可以将一个 String 类的保存到一个全局 String 表中，如果具有相同值的 Unicode 字符串已经在这个表中，那么该方法返回表中已有字符串的地址，如果在表中没有相同值的字符串，则将自己的地址注册到表中”如果我把他说的这个全局的 String 表理解为常量池的话，他的最后一句话，”如果在表中没有相同值的字符串，则将自己的地址注册到表中”是错的：

public static void main(String[] args) {        
        String s1 = new String("kvill"); 
        String s2 = s1.intern(); 
        System.out.println( s1 == s1.intern() ); //false
        System.out.println( s1 + " " + s2 ); //kvill kvill
        System.out.println( s2 == s1.intern() ); //true
    }

在这个类中我们没有声名一个”kvill”常量，所以常量池中一开始是没有”kvill”的，当我们调用s1.intern()后就在常量池中新添加了一个”kvill”常量，原来的不在常量池中的”kvill”仍然存在，也就不是“将自己的地址注册到常量池中”了。

　　s1==s1.intern() 为false说明原来的”kvill”仍然存在；s2现在为常量池中”kvill”的地址，所以有s2==s1.intern()为true。

StringBuffer与StringBuilder的区别，它们的应用场景是什么？

jdk的实现中StringBuffer与StringBuilder都继承自AbstractStringBuilder，对于多线程的安全与非安全看到StringBuffer中方法前面的一堆synchronized就大概了解了。

这里随便讲讲AbstractStringBuilder的实现原理：我们知道使用StringBuffer等无非就是为了提高java中字符串连接的效率，因为直接使用+进行字符串连接的话，jvm会创建多个String对象，因此造成一定的开销。AbstractStringBuilder中采用一个char数组来保存需要append的字符串，char数组有一个初始大小，当append的字符串长度超过当前char数组容量时，则对char数组进行动态扩展，也即重新申请一段更大的内存空间，然后将当前char数组拷贝到新的位置，因为重新分配内存并拷贝的开销比较大，所以每次重新申请内存空间都是采用申请大于当前需要的内存空间的方式，这里是2倍

【

    StringBuffer 始于 JDK 1.0
    StringBuilder 始于 JDK 1.5

    从 JDK 1.5 开始，带有字符串变量的连接操作（+），JVM 内部采用的是
    StringBuilder 来实现的，而之前这个操作是采用 StringBuffer 实现的。

】

我们通过一个简单的程序来看其执行的流程：

public class Buffer {  
     public static void main(String[] args) {  
            String s1 = "aaaaa";  
            String s2 = "bbbbb";  
            String r = null;  
            int i = 3694;  
            r = s1 + i + s2;   
              
            for(int j=0;i<10;j++){  
                r+="23124";  
            }  
     }  
}

使用命令javap -c Buffer查看其字节码实现：

将清单1和清单2对应起来看，清单2的字节码中ldc指令即从常量池中加载“aaaaa”字符串到栈顶，istore_1将“aaaaa”存到变量1中，后面的一样，sipush是将一个短整型常量值(-32768~32767)推送至栈顶，这里是常量“3694”，更多的Java指令集请查看另一篇文章“Java指令集”。

让我们直接看到13,13~17是new了一个StringBuffer对象并调用其初始化方法，20~21则是先通过aload_1将变量1压到栈顶，前面说过变量1放的就是字符串常量“aaaaa”，接着通过指令invokevirtual调用StringBuffer的append方法将“aaaaa”拼接起来，后续的24~30同理。最后在33调用StringBuffer的toString函数获得String结果并通过astore存到变量3中。

看到这里可能有人会说，“既然JVM内部采用了StringBuffer来连接字符串了，那么我们自己就不用用StringBuffer，直接用”+“就行了吧！“。是么？当然不是了。俗话说”存在既有它的理由”，让我们继续看后面的循环对应的字节码。

37~42都是进入for循环前的一些准备工作，37,38是将j置为1。44这里通过if_icmpge将j与10进行比较，如果j大于10则直接跳转到73，也即return语句退出函数；否则进入循环，也即47~66的字节码。这里我们只需看47到51就知道为什么我们要在代码中自己使用StringBuffer来处理字符串的连接了，因为每次执行“+”操作时jvm都要new一个StringBuffer对象来处理字符串的连接，这在涉及很多的字符串连接操作时开销会很大。

今天去多玩YY笔试Java开发类职位，这个还是要看看能不能在广州找个好的工作！！

Java类的笔试题中有个简单题是“StringBuffer与StringBuilder的区别，它们的应用场景是什么？”

其实只要找下Google大神就有答案了：StringBuffer 与 StringBuilder 中的方法和功能完全是等价的，只是StringBuffer 中的方法大都采用了 synchronized 关键字进行修饰，因此是线程安全的，而 StringBuilder 没有这个修饰，可以被认为是线程不安全的。

为了更好的理解上述的答案，还是直接看StringBuffer与StringBuilder的源码实现比较实在，作为一个程序猿，“有疑问，看源码”才是正道，我可以负责任的说，当然了得有条件才行！

jdk的实现中StringBuffer与StringBuilder都继承自AbstractStringBuilder，对于多线程的安全与非安全看到StringBuffer中方法前面的一堆synchronized就大概了解了。

这里随便讲讲AbstractStringBuilder的实现原理：我们知道使用StringBuffer等无非就是为了提高java中字符串连接的效率，因为直接使用+进行字符串连接的话，jvm会创建多个String对象，因此造成一定的开销。AbstractStringBuilder中采用一个char数组来保存需要append的字符串，char数组有一个初始大小，当append的字符串长度超过当前char数组容量时，则对char数组进行动态扩展，也即重新申请一段更大的内存空间，然后将当前char数组拷贝到新的位置，因为重新分配内存并拷贝的开销比较大，所以每次重新申请内存空间都是采用申请大于当前需要的内存空间的方式，这里是2倍。

接下来，玩些好玩的！
在Google中出来了这么一些信息：

【
    StringBuffer 始于 JDK 1.0
    StringBuilder 始于 JDK 1.5

    从 JDK 1.5 开始，带有字符串变量的连接操作（+），JVM 内部采用的是
    StringBuilder 来实现的，而之前这个操作是采用 StringBuffer 实现的。
】

我们通过一个简单的程序来看其执行的流程：

清单1 Buffer.java

    public class Buffer {
       public static void main(String[] args) {
                String s1 = "aaaaa";
                String s2 = "bbbbb";
                String r = null;
                int i = 3694;
                r = s1 + i + s2;

               for(int j=0;i<10;j++){
                   r+="23124";
               }
       }
    }

使用命令javap -c Buffer查看其字节码实现：

清单2 Buffer类字节码

将清单1和清单2对应起来看，清单2的字节码中ldc指令即从常量池中加载“aaaaa”字符串到栈顶，istore_1将“aaaaa”存到变量1中，后面的一样，sipush是将一个短整型常量值(-32768~32767)推送至栈顶，这里是常量“3694”，更多的Java指令集请查看另一篇文章“Java指令集”。

让我们直接看到13,13~17是new了一个StringBuffer对象并调用其初始化方法，20~21则是先通过aload_1将变量1压到栈顶，前面说过变量1放的就是字符串常量“aaaaa”，接着通过指令invokevirtual调用StringBuffer的append方法将“aaaaa”拼接起来，后续的24~30同理。最后在33调用StringBuffer的toString函数获得String结果并通过astore存到变量3中。

看到这里可能有人会说，“既然JVM内部采用了StringBuffer来连接字符串了，那么我们自己就不用用StringBuffer，直接用”+“就行了吧！“。是么？当然不是了。俗话说”存在既有它的理由”，让我们继续看后面的循环对应的字节码。

37~42都是进入for循环前的一些准备工作，37,38是将j置为1。44这里通过if_icmpge将j与10进行比较，如果j大于10则直接跳转到73，也即return语句退出函数；否则进入循环，也即47~66的字节码。这里我们只需看47到51就知道为什么我们要在代码中自己使用StringBuffer来处理字符串的连接了，因为每次执行“+”操作时jvm都要new一个StringBuffer对象来处理字符串的连接，这在涉及很多的字符串连接操作时开销会很大。
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原文链接：https://blog.csdn.net/shi1122/article/details/8053680

探秘Java中String、StringBuilder以及StringBuffer

　　相信String这个类是Java中使用得最频繁的类之一，并且又是各大公司面试喜欢问到的地方，今天就来和大家一起学习一下String、StringBuilder和StringBuffer这几个类，分析它们的异同点以及了解各个类适用的场景。下面是本文的目录大纲：

　　一.你了解String类吗？

　　二.深入理解String、StringBuffer、StringBuilder

　　三.不同场景下三个类的性能测试

　　四.常见的关于String、StringBuffer的面试题（辟谣网上流传的一些曲解String类的说法）

　　若有不正之处，请多多谅解和指正，不胜感激。

　　请尊重作者劳动成果，转载请标明转载地址：

　　http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3778589.html

一.你了解String类吗？

　　想要了解一个类，最好的办法就是看这个类的实现源代码，String类的实现在

　　jdk1.6.0_14srcjavalangString.java 文件中。

　　打开这个类文件就会发现String类是被final修饰的：

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence
{
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];
 
    /** The offset is the first index of the storage that is used. */
    private final int offset;
 
    /** The count is the number of characters in the String. */
    private final int count;
 
    /** 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;
 
    ......
 
}

　　从上面可以看出几点：

　　1）String类是final类，也即意味着String类不能被继承，并且它的成员方法都默认为final方法。在Java中，被final修饰的类是不允许被继承的，并且该类中的成员方法都默认为final方法。在早期的JVM实现版本中，被final修饰的方法会被转为内嵌调用以提升执行效率。而从Java SE5/6开始，就渐渐摈弃这种方式了。因此在现在的Java SE版本中，不需要考虑用final去提升方法调用效率。只有在确定不想让该方法被覆盖时，才将方法设置为final。

　　2）上面列举出了String类中所有的成员属性，从上面可以看出String类其实是通过char数组来保存字符串的。

　　下面再继续看String类的一些方法实现：

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    if (beginIndex < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    }
    if (endIndex > count) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
    }
    if (beginIndex > endIndex) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex);
    }
    return ((beginIndex == 0) && (endIndex == count)) ? this :
        new String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value);
    }
 
 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);
    }
 
 public String replace(char oldChar, char newChar) {
    if (oldChar != newChar) {
        int len = count;
        int i = -1;
        char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
        int off = offset;   /* avoid getfield opcode */
 
        while (++i < len) {
        if (val[off + i] == oldChar) {
            break;
        }
        }
        if (i < len) {
        char buf[] = new char[len];
        for (int j = 0 ; j < i ; j++) {
            buf[j] = val[off+j];
        }
        while (i < len) {
            char c = val[off + i];
            buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
            i++;
        }
        return new String(0, len, buf);
        }
    }
    return this;

　　从上面的三个方法可以看出，无论是sub操、concat还是replace操作都不是在原有的字符串上进行的，而是重新生成了一个新的字符串对象。也就是说进行这些操作后，最原始的字符串并没有被改变。

　　在这里要永远记住一点：

　　“对String对象的任何改变都不影响到原对象，相关的任何change操作都会生成新的对象”。

　　在了解了于String类基础的知识后，下面来看一些在平常使用中容易忽略和混淆的地方。

二.深入理解String、StringBuffer、StringBuilder

1.String str="hello world"和String str=new String("hello world")的区别

　　想必大家对上面2个语句都不陌生，在平时写代码的过程中也经常遇到，那么它们到底有什么区别和联系呢？下面先看几个例子：

public class Main {
         
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "hello world";
        String str2 = new String("hello world");
        String str3 = "hello world";
        String str4 = new String("hello world");
         
        System.out.println(str1==str2);
        System.out.println(str1==str3);
        System.out.println(str2==str4);
    }
}

　　这段代码的输出结果为

　　为什么会出现这样的结果？下面解释一下原因：

　　在前面一篇讲解关于JVM内存机制的一篇博文中提到，在class文件中有一部分来存储编译期间生成的字面常量以及符号引用，这部分叫做class文件常量池，在运行期间对应着方法区的运行时常量池。

　　因此在上述代码中，String str1 = "hello world";和String str3 = "hello world"; 都在编译期间生成了字面常量和符号引用，运行期间字面常量"hello world"被存储在运行时常量池（当然只保存了一份）。通过这种方式来将String对象跟引用绑定的话，JVM执行引擎会先在运行时常量池查找是否存在相同的字面常量，如果存在，则直接将引用指向已经存在的字面常量；否则在运行时常量池开辟一个空间来存储该字面常量，并将引用指向该字面常量。

　　总所周知，通过new关键字来生成对象是在堆区进行的，而在堆区进行对象生成的过程是不会去检测该对象是否已经存在的。因此通过new来创建对象，创建出的一定是不同的对象，即使字符串的内容是相同的。

2.String、StringBuffer以及StringBuilder的区别

　　既然在Java中已经存在了String类，那为什么还需要StringBuilder和StringBuffer类呢？

　　那么看下面这段代码：

public class Main {
         
    public static void main(String[] args) {
        String string = "";
        for(int i=0;i<10000;i++){
            string += "hello";
        }
    }
}

　　这句 string += "hello";的过程相当于将原有的string变量指向的对象内容取出与"hello"作字符串相加操作再存进另一个新的String对象当中，再让string变量指向新生成的对象。如果大家还有疑问可以反编译其字节码文件便清楚了：

　　从这段反编译出的字节码文件可以很清楚地看出：从第8行开始到第35行是整个循环的执行过程，并且每次循环会new出一个StringBuilder对象，然后进行append操作，最后通过toString方法返回String对象。也就是说这个循环执行完毕new出了10000个对象，试想一下，如果这些对象没有被回收，会造成多大的内存资源浪费。从上面还可以看出：string+="hello"的操作事实上会自动被JVM优化成：

　　StringBuilder str = new StringBuilder(string);

　　str.append("hello");

　　str.toString();

　　再看下面这段代码：

public class Main {
         
    public static void main(String[] args) {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        for(int i=0;i<10000;i++){
            stringBuilder.append("hello");
        }
    }
}

　　反编译字节码文件得到：

　　从这里可以明显看出，这段代码的for循环式从13行开始到27行结束，并且new操作只进行了一次，也就是说只生成了一个对象，append操作是在原有对象的基础上进行的。因此在循环了10000次之后，这段代码所占的资源要比上面小得多。

　　那么有人会问既然有了StringBuilder类，为什么还需要StringBuffer类？查看源代码便一目了然，事实上，StringBuilder和StringBuffer类拥有的成员属性以及成员方法基本相同，区别是StringBuffer类的成员方法前面多了一个关键字：synchronized，不用多说，这个关键字是在多线程访问时起到安全保护作用的,也就是说StringBuffer是线程安全的。

　　下面摘了2段代码分别来自StringBuffer和StringBuilder，insert方法的具体实现：

　　StringBuilder的insert方法

public StringBuilder insert(int index, char str[], int offset,
                              int len) 
  {
      super.insert(index, str, offset, len);
  return this;
  }

　　StringBuffer的insert方法：

public synchronized StringBuffer insert(int index, char str[], int offset,
                                            int len) 
    {
        super.insert(index, str, offset, len);
        return this;
    }

三.不同场景下三个类的性能测试

　　从第二节我们已经看出了三个类的区别，这一小节我们来做个小测试，来测试一下三个类的性能区别：

public class Main {
    private static int time = 50000;
    public static void main(String[] args) {
        testString();
        testStringBuffer();
        testStringBuilder();
        test1String();
        test2String();
    }
     
     
    public static void testString () {
        String s="";
        long begin = System.currentTimeMillis(); 
        for(int i=0; i<time; i++){ 
            s += "java"; 
        } 
        long over = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("操作"+s.getClass().getName()+"类型使用的时间为："+(over-begin)+"毫秒"); 
    }
     
    public static void testStringBuffer () {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        long begin = System.currentTimeMillis(); 
        for(int i=0; i<time; i++){ 
            sb.append("java"); 
        } 
        long over = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("操作"+sb.getClass().getName()+"类型使用的时间为："+(over-begin)+"毫秒"); 
    }
     
    public static void testStringBuilder () {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        long begin = System.currentTimeMillis(); 
        for(int i=0; i<time; i++){ 
            sb.append("java"); 
        } 
        long over = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("操作"+sb.getClass().getName()+"类型使用的时间为："+(over-begin)+"毫秒"); 
    }
     
    public static void test1String () {
        long begin = System.currentTimeMillis(); 
        for(int i=0; i<time; i++){ 
            String s = "I"+"love"+"java"; 
        } 
        long over = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("字符串直接相加操作："+(over-begin)+"毫秒"); 
    }
     
    public static void test2String () {
        String s1 ="I";
        String s2 = "love";
        String s3 = "java";
        long begin = System.currentTimeMillis(); 
        for(int i=0; i<time; i++){ 
            String s = s1+s2+s3; 
        } 
        long over = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("字符串间接相加操作："+(over-begin)+"毫秒"); 
    }
     
}

　　测试结果（win7，Eclipse，JDK6)：

　　上面提到string+="hello"的操作事实上会自动被JVM优化，看下面这段代码：

public class Main {
    private static int time = 50000;
    public static void main(String[] args) {
        testString();
        testOptimalString();
    }
     
     
    public static void testString () {
        String s="";
        long begin = System.currentTimeMillis(); 
        for(int i=0; i<time; i++){ 
            s += "java"; 
        } 
        long over = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("操作"+s.getClass().getName()+"类型使用的时间为："+(over-begin)+"毫秒"); 
    }
     
    public static void testOptimalString () {
        String s="";
        long begin = System.currentTimeMillis(); 
        for(int i=0; i<time; i++){ 
            StringBuilder sb = new StringBuilder(s);
            sb.append("java");
            s=sb.toString();
        } 
        long over = System.currentTimeMillis(); 
        System.out.println("模拟JVM优化操作的时间为："+(over-begin)+"毫秒"); 
    }
     
}
    

　　执行结果：

　　得到验证。

　　下面对上面的执行结果进行一般性的解释：

　　1）对于直接相加字符串，效率很高，因为在编译器便确定了它的值，也就是说形如"I"+"love"+"java"; 的字符串相加，在编译期间便被优化成了"Ilovejava"。这个可以用javap -c命令反编译生成的class文件进行验证。

　　对于间接相加（即包含字符串引用），形如s1+s2+s3; 效率要比直接相加低，因为在编译器不会对引用变量进行优化。

　　2）String、StringBuilder、StringBuffer三者的执行效率：

　　StringBuilder > StringBuffer > String

　　当然这个是相对的，不一定在所有情况下都是这样。

　　比如String str = "hello"+ "world"的效率就比 StringBuilder st = new StringBuilder().append("hello").append("world")要高。

　　因此，这三个类是各有利弊，应当根据不同的情况来进行选择使用：

　　当字符串相加操作或者改动较少的情况下，建议使用 String str="hello"这种形式；

　　当字符串相加操作较多的情况下，建议使用StringBuilder，如果采用了多线程，则使用StringBuffer。

四.常见的关于String、StringBuffer的面试题

　　下面是一些常见的关于String、StringBuffer的一些面试笔试题，若有不正之处，请谅解和批评指正。

1. 下面这段代码的输出结果是什么？

　　String a = "hello2"; 　　String b = "hello" + 2; 　　System.out.println((a == b));

　　输出结果为：true。原因很简单，"hello"+2在编译期间就已经被优化成"hello2"，因此在运行期间，变量a和变量b指向的是同一个对象。

2.下面这段代码的输出结果是什么？

　　String a = "hello2"; 　 String b = "hello"; String c = b + 2; System.out.println((a == c));

　　输出结果为:false。由于有符号引用的存在，所以 String c = b + 2;不会在编译期间被优化，不会把b+2当做字面常量来处理的，因此这种方式生成的对象事实上是保存在堆上的。因此a和c指向的并不是同一个对象。javap -c得到的内容：

3.下面这段代码的输出结果是什么？

　　String a = "hello2"; 　 final String b = "hello"; String c = b + 2; System.out.println((a == c));

　　输出结果为：true。对于被final修饰的变量，会在class文件常量池中保存一个副本，也就是说不会通过连接而进行访问，对final变量的访问在编译期间都会直接被替代为真实的值。那么String c = b + 2;在编译期间就会被优化成：String c = "hello" + 2; 下图是javap -c的内容：

4.下面这段代码输出结果为：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "hello2"; 
        final String b = getHello();
        String c = b + 2; 
        System.out.println((a == c));
    }
     
    public static String getHello() {
        return "hello";
    }
}

　　输出结果为false。这里面虽然将b用final修饰了，但是由于其赋值是通过方法调用返回的，那么它的值只能在运行期间确定，因此a和c指向的不是同一个对象。

5.下面这段代码的输出结果是什么？

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "hello";
        String b =  new String("hello");
        String c =  new String("hello");
        String d = b.intern();
         
        System.out.println(a==b);
        System.out.println(b==c);
        System.out.println(b==d);
        System.out.println(a==d);
    }
}

　　输出结果为（JDK版本 JDK6)：

　　这里面涉及到的是String.intern方法的使用。在String类中，intern方法是一个本地方法，在JAVA SE6之前，intern方法会在运行时常量池中查找是否存在内容相同的字符串，如果存在则返回指向该字符串的引用，如果不存在，则会将该字符串入池，并返回一个指向该字符串的引用。因此，a和d指向的是同一个对象。

6.String str = new String("abc")创建了多少个对象？

　　这个问题在很多书籍上都有说到比如《Java程序员面试宝典》，包括很多国内大公司笔试面试题都会遇到，大部分网上流传的以及一些面试书籍上都说是2个对象，这种说法是片面的。

　　如果有不懂得地方可以参考这篇帖子：

　　http://rednaxelafx.iteye.com/blog/774673/

　　首先必须弄清楚创建对象的含义，创建是什么时候创建的？这段代码在运行期间会创建2个对象么？毫无疑问不可能，用javap -c反编译即可得到JVM执行的字节码内容：

　　很显然，new只调用了一次，也就是说只创建了一个对象。

　　而这道题目让人混淆的地方就是这里，这段代码在运行期间确实只创建了一个对象，即在堆上创建了"abc"对象。而为什么大家都在说是2个对象呢，这里面要澄清一个概念该段代码执行过程和类的加载过程是有区别的。在类加载的过程中，确实在运行时常量池中创建了一个"abc"对象，而在代码执行过程中确实只创建了一个String对象。

　　因此，这个问题如果换成 String str = new String("abc")涉及到几个String对象？合理的解释是2个。

　　个人觉得在面试的时候如果遇到这个问题，可以向面试官询问清楚”是这段代码执行过程中创建了多少个对象还是涉及到多少个对象“再根据具体的来进行回答。

7.下面这段代码1）和2）的区别是什么？

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "I";
        //str1 += "love"+"java";        1)
        str1 = str1+"love"+"java";      //2)
         
    }
}

　　1）的效率比2）的效率要高，1）中的"love"+"java"在编译期间会被优化成"lovejava"，而2）中的不会被优化。下面是两种方式的字节码：

　　1）的字节码：

　　2）的字节码：

　　可以看出，在1）中只进行了一次append操作，而在2）中进行了两次append操作。

　　参考文章：http://rednaxelafx.iteye.com/blog/774673/

　　　　　　　http://www.blogjava.net/Jack2007/archive/2008/06/17/208602.html

　　　　　　 http://www.jb51.net/article/36041.htm

　　　　　　　http://blog.csdn.net/yirentianran/article/details/2871417

　　　　　　 http://www.jb51.net/article/33398.htm

Java常用类（二）String类详解

前言

　　在我们开发中经常会用到很多的常用的工具类，这里做一个总结。他们有很多的方法都是我们经常要用到的。所以我们一定要把它好好的掌握起来！

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一、String简介

1.1、String（字符串常量）概述

　　在API中是这样描述：

　　　　String 类代表字符串。Java 程序中的所有字符串字面值（如 "abc" ）都作为此类的实例实现。
　　　　字符串是常量；它们的值在创建之后不能更改。字符串缓冲区支持可变的字符串。因为 String 对象是不可变的，所以可以共享。

　　java.lang.String：

1.2、分析String源码

　　1）String的成员变量

String的成员变量

　　　　从源码看出String底层使用一个字符数组来维护的。

　　　　成员变量可以知道String类的值是final类型的，不能被改变的，所以只要一个值改变就会生成一个新的String类型对象，存储String数据也不一定从数组的第0个元素开始的，而是从offset所指的元素开始。

　　2）String的构造方法　　

String() 
          初始化一个新创建的 String 对象，使其表示一个空字符序列。 
String(byte[] bytes) 
          通过使用平台的默认字符集解码指定的 byte 数组，构造一个新的 String。 
String(byte[] bytes, Charset charset) 
          通过使用指定的 charset 解码指定的 byte 数组，构造一个新的 String。  
String(byte[] bytes, int offset, int length) 
          通过使用平台的默认字符集解码指定的 byte 子数组，构造一个新的 String。 
String(byte[] bytes, int offset, int length, Charset charset) 
          通过使用指定的 charset 解码指定的 byte 子数组，构造一个新的 String。 
String(byte[] bytes, int offset, int length, String charsetName) 
          通过使用指定的字符集解码指定的 byte 子数组，构造一个新的 String。 
String(byte[] bytes, String charsetName) 
          通过使用指定的 charset 解码指定的 byte 数组，构造一个新的 String。 
String(char[] value) 
          分配一个新的 String，使其表示字符数组参数中当前包含的字符序列。 
String(char[] value, int offset, int count) 
          分配一个新的 String，它包含取自字符数组参数一个子数组的字符。 
String(int[] codePoints, int offset, int count) 
          分配一个新的 String，它包含 Unicode 代码点数组参数一个子数组的字符。 
String(String original) 
          初始化一个新创建的 String 对象，使其表示一个与参数相同的字符序列；换句话说，新创建的字符串是该参数字符串的副本。 
String(StringBuffer buffer) 
          分配一个新的字符串，它包含字符串缓冲区参数中当前包含的字符序列。 
String(StringBuilder builder) 
          分配一个新的字符串，它包含字符串生成器参数中当前包含的字符序列。

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二、创建字符串对象两种方式的区别

2.1、直接赋值方式创建对象

　　直接赋值方式创建对象是在方法区的常量池

String str="hello";//直接赋值的方式

2.2、通过构造方法创建字符串对象

　　通过构造方法创建字符串对象是在堆内存

String str=new String("hello");//实例化的方式

2.3、两种实例化方式的比较

　　1）编写代码比较

public class TestString {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "Lance";
        String str2 = new String("Lance");
        String str3 = str2; //引用传递，str3直接指向st2的堆内存地址
        String str4 = "Lance";
        /**
         *  ==:
         * 基本数据类型：比较的是基本数据类型的值是否相同
         * 引用数据类型：比较的是引用数据类型的地址值是否相同
         * 所以在这里的话：String类对象==比较，比较的是地址，而不是内容
         */
         System.out.println(str1==str2);//false
         System.out.println(str1==str3);//false
         System.out.println(str3==str2);//true
         System.out.println(str1==str4);//true
    }

}

　　2）内存图分析

　　　　可能这里还是不够明显，构造方法实例化方式的内存图：String str = new String("Hello");

　　　　首先：

　　　　当我们再一次的new一个String对象时：

　　　　3）字符串常量池

　　　　　　在字符串中，如果采用直接赋值的方式（String str="Lance"）进行对象的实例化，则会将匿名对象“Lance”放入对象池，每当下一次对不同的对象进行直接赋值的时候会直接利用池中原有的匿名对象，

　　　　　　这样，所有直接赋值的String对象，如果利用相同的“Lance”，则String对象==返回true；

　　　　　　比如：对象手工入池

public class TestString {
    public static void main(String args[]){
     String str =new String("Lance").intern();//对匿名对象"hello"进行手工入池操作
     String str1="Lance";
     System.out.println(str==str1);//true
    }
}

　　　　4）总结：两种实例化方式的区别

　　　　　　1）直接赋值（String str = "hello"）：只开辟一块堆内存空间，并且会自动入池，不会产生垃圾。

　　　　　　2）构造方法（String str= new String("hello");）:会开辟两块堆内存空间，其中一块堆内存会变成垃圾被系统回收，而且不能够自动入池，需要通过public String intern();方法进行手工入池。

　　　　　　　　在开发的过程中不会采用构造方法进行字符串的实例化。

　　　　5）避免空指向

　　　　　　首先了解： == 和public boolean equals()比较字符串的区别

　　　　　　==在对字符串比较的时候，对比的是内存地址，而equals比较的是字符串内容，在开发的过程中，equals()通过接受参数，可以避免空指向。

　　　　　　举例：

　　　　　　String str = null;
　　　　　　if(str.equals("hello")){//此时会出现空指向异常
　　　　　　　　...
　　　　　　}
　　　　　　if("hello".equals(str)){//此时equals会处理null值，可以避免空指向异常
　　　　　　　　　...
　　　　　　}

　　　　6）String类对象一旦声明则不可以改变；而改变的只是地址，原来的字符串还是存在的，并且产生垃圾

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三、String常用的方法

3.1、String的判断功能

　　1）常用方法

　　boolean equals(Object obj)：比较字符串的内容是否相同
　　boolean equalsIgnoreCase(String str)： 比较字符串的内容是否相同,忽略大小写
　　boolean startsWith(String str)： 判断字符串对象是否以指定的str开头
　　boolean endsWith(String str)： 判断字符串对象是否以指定的str结尾

　　2）代码测试

测试

　　　　结果：

3.2、String类的获取功能

　　1）常用方法

  int length():获取字符串的长度，其实也就是字符个数
  char charAt(int index):获取指定索引处的字符
  int indexOf(String str):获取str在字符串对象中第一次出现的索引
  String substring(int start):从start开始截取字符串
  String substring(int start,int end):从start开始，到end结束截取字符串。包括start，不包括end

　　2）代码测试

测试

　　结果：

3.3、String的转换功能

　　1）常用方法

　　char[] toCharArray()：把字符串转换为字符数组
　　String toLowerCase()：把字符串转换为小写字符串
　　String toUpperCase()：把字符串转换为大写字符串

　　2）核心代码

测试

　　结果：

　　注意：　　

　　　　字符串的遍历有两种方式：一是ength()加上charAt()。二是把字符串转换为字符数组，然后遍历数组。

3.4、其他常用方法

　　1）常用方法

　　去除字符串两端空格：String trim()
　　按照指定符号分割字符串：String[] split(String str)

　　2）核心代码

测试

　　结果：

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四、String的不可变性

当我们去阅读源代码的时候，会发现有这样的一句话：

意思就是说：String是个常量，从一出生就注定不可变。

我想大家应该就知道为什么String不可变了，String类被final修饰，官方注释说明创建后不能被改变，但是为什么String要使用final修饰呢？　

4.1、前言

　　了解一个经典的面试题：

public class Apple {
    public static void main(String[] args) {
        String a = "abc";
        String b = "abc";
        String c = new String("abc");
        System.out.println(a==b);  //true
        System.out.println(a.equals(b));  //true
        System.out.println(a==c);  //false
        System.out.println(a.equals(c));  //true
    }
}

　　内存图：

4.2、分析

　　因为String太过常用，JAVA类库的设计者在实现时做了个小小的变化，即采用了享元模式,每当生成一个新内容的字符串时，他们都被添加到一个共享池中，当第二次再次生成同样内容的字符串实例时，

　　就共享此对象，而不是创建一个新对象，但是这样的做法仅仅适合于通过=符号进行的初始化。　　

　　需要说明一点的是，在object中，equals()是用来比较内存地址的，但是String重写了equals()方法，用来比较内容的，即使是不同地址，只要内容一致，也会返回true，这也就是为什么a.equals(c)返回true的原因了。

4.3、String不可变的好处

　　可以实现多个变量引用堆内存中的同一个字符串实例，避免创建的开销。

　　我们的程序中大量使用了String字符串，有可能是出于安全性考虑。

　　大家都知道HashMap中key为String类型，如果可变将变的多么可怕。

　　当我们在传参的时候，使用不可变类不需要去考虑谁可能会修改其内部的值，如果使用可变类的话，可能需要每次记得重新拷贝出里面的值，性能会有一定的损失。

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五、字符串常量池

5.1、字符串常量池概述

　　1）常量池表（Constant_Pool table）

　　　　Class文件中存储所有常量（包括字符串）的table。
　　　　这是Class文件中的内容，还不是运行时的内容，不要理解它是个池子，其实就是Class文件中的字节码指令。

　　2）运行时常量池（Runtime Constant Pool）　

　　　　JVM内存中方法区的一部分，这是运行时的内容
　　　　这部分内容（绝大部分）是随着JVM运行时候，从常量池转化而来，每个Class对应一个运行时常量池
　　　　上一句中说绝大部分是因为：除了 Class中常量池内容，还可能包括动态生成并加入这里的内容

　　3）字符串常量池（String Pool）

　　　　这部分也在方法区中，但与Runtime Constant Pool不是一个概念，String Pool是JVM实例全局共享的，全局只有一个
　　　　JVM规范要求进入这里的String实例叫“被驻留的interned string”，各个JVM可以有不同的实现，HotSpot是设置了一个哈希表StringTable来引用堆中的字符串实例，被引用就是被驻留。

5.2、亨元模式

　　其实字符串常量池这个问题涉及到一个设计模式，叫“享元模式”，顾名思义 - - - > 共享元素模式
　　也就是说：一个系统中如果有多处用到了相同的一个元素，那么我们应该只存储一份此元素，而让所有地方都引用这一个元素
　　Java中String部分就是根据享元模式设计的，而那个存储元素的地方就叫做“字符串常量池 - String Pool”

5.3、详细分析

　　举例：

int x  = 10;
String y = "hello";

　　1)首先，10和"hello"会在经过javac（或者其他编译器）编译过后变为Class文件中constant_pool table的内容

　　2)当我们的程序运行时，也就是说JVM运行时，每个Classconstant_pool table中的内容会被加载到JVM内存中的方法区中各自Class的Runtime Constant Pool。

　　3)一个没有被String Pool包含的Runtime Constant Pool中的字符串（这里是"hello"）会被加入到String Pool中（HosSpot使用hashtable引用方式），步骤如下：　　　

　　　　一是：在Java Heap中根据"hello"字面量create一个字符串对象
　　　　二是：将字面量"hello"与字符串对象的引用在hashtable中关联起来，键 - 值形式是："hello" = 对象的引用地址。

　　　另外来说，当一个新的字符串出现在Runtime Constant Pool中时怎么判断需不需要在Java Heap中创建新对象呢？

　　策略是这样：会先去根据equals来比较Runtime Constant Pool中的这个字符串是否和String Pool中某一个是相等的（也就是找是否已经存在），如果有那么就不创建，直接使用其引用；反之，如上3

　　如此，就实现了享元模式，提高的内存利用效率。

　　举例：

　　　　　　使用String s = new String("hello");会创建几个对象

　　　　　　会创建2个对象

　　　　　　首先，出现了字面量"hello"，那么去String Pool中查找是否有相同字符串存在，因为程序就这一行代码所以肯定没有，那么就在Java Heap中用字面量"hello"首先创建1个String对象。

　　　　　　接着，new String("hello")，关键字new又在Java Heap中创建了1个对象，然后调用接收String参数的构造器进行了初始化。最终s的引用是这个String对象.

Java-String类的常用方法总结

一、String类
String类在java.lang包中，java使用String类创建一个字符串变量，字符串变量属于对象。java把String类声明的final类，不能有类。String类对象创建后不能修改，由0或多个字符组成，包含在一对双引号之间。
二、String类对象的创建
字符串声明：String stringName;
字符串创建：stringName = new String(字符串常量);或stringName = 字符串常量;
三、String类构造方法
1、public String()
无参构造方法，用来创建空字符串的String对象。
1 String str1 = new String();
2、public String(String value)
用已知的字符串value创建一个String对象。
1 String str2 = new String("asdf"); 2 String str3 = new String(str2);
3、public String(char[] value)
用字符数组value创建一个String对象。

1 char[] value = {'a','b','c','d'};
2 String str4 = new String(value);//相当于String str4 = new String("abcd");

4、public String(char chars[], int startIndex, int numChars)
用字符数组chars的startIndex开始的numChars个字符创建一个String对象。

1 char[] value = {'a','b','c','d'};
2 String str5 = new String(value, 1, 2);//相当于String str5 = new String("bc");

5、public String(byte[] values)
用比特数组values创建一个String对象。

1 byte[] strb = new byte[]{65,66};
2 String str6 = new String(strb);//相当于String str6 = new String("AB");

四、String类常用方法
1、求字符串长度
public int length()//返回该字符串的长度

1 String str = new String("asdfzxc");
2 int strlength = str.length();//strlength = 7

2、求字符串某一位置字符
public char charAt(int index)//返回字符串中指定位置的字符；注意字符串中第一个字符索引是0，最后一个是length()-1。

1 String str = new String("asdfzxc");
2 char ch = str.charAt(4);//ch = z

3、提取子串
用String类的substring方法可以提取字符串中的子串，该方法有两种常用参数:
1)public String substring(int beginIndex)//该方法从beginIndex位置起，从当前字符串中取出剩余的字符作为一个新的字符串返回。
2)public String substring(int beginIndex, int endIndex)//该方法从beginIndex位置起，从当前字符串中取出到endIndex-1位置的字符作为一个新的字符串返回。

1 String str1 = new String("asdfzxc");
2 String str2 = str1.substring(2);//str2 = "dfzxc"
3 String str3 = str1.substring(2,5);//str3 = "dfz"

4、字符串比较
1)public int compareTo(String anotherString)//该方法是对字符串内容按字典顺序进行大小比较，通过返回的整数值指明当前字符串与参数字符串的大小关系。若当前对象比参数大则返回正整数，反之返回负整数，相等返回0。
2)public int compareToIgnore(String anotherString)//与compareTo方法相似，但忽略大小写。
3)public boolean equals(Object anotherObject)//比较当前字符串和参数字符串，在两个字符串相等的时候返回true，否则返回false。
4)public boolean equalsIgnoreCase(String anotherString)//与equals方法相似，但忽略大小写。

1 String str1 = new String("abc");
2 String str2 = new String("ABC");
3 int a = str1.compareTo(str2);//a>0
4 int b = str1.compareToIgnoreCase(str2);//b=0
5 boolean c = str1.equals(str2);//c=false
6 boolean d = str1.equalsIgnoreCase(str2);//d=true

5、字符串连接
public String concat(String str)//将参数中的字符串str连接到当前字符串的后面，效果等价于"+"。

1 String str = "aa".concat("bb").concat("cc");
2 相当于String str = "aa"+"bb"+"cc";

6、字符串中单个字符查找
1)public int indexOf(int ch/String str)//用于查找当前字符串中字符或子串，返回字符或子串在当前字符串中从左边起首次出现的位置，若没有出现则返回-1。
2)public int indexOf(int ch/String str, int fromIndex)//改方法与第一种类似，区别在于该方法从fromIndex位置向后查找。
3)public int lastIndexOf(int ch/String str)//该方法与第一种类似，区别在于该方法从字符串的末尾位置向前查找。
4)public int lastIndexOf(int ch/String str, int fromIndex)//该方法与第二种方法类似，区别于该方法从fromIndex位置向前查找。

1 String str = "I am a good student";
2 int a = str.indexOf('a');//a = 2
3 int b = str.indexOf("good");//b = 7
4 int c = str.indexOf("w",2);//c = -1
5 int d = str.lastIndexOf("a");//d = 5
6 int e = str.lastIndexOf("a",3);//e = 2

7、字符串中字符的大小写转换
1)public String toLowerCase()//返回将当前字符串中所有字符转换成小写后的新串
2)public String toUpperCase()//返回将当前字符串中所有字符转换成大写后的新串

1 String str = new String("asDF");
2 String str1 = str.toLowerCase();//str1 = "asdf"
3 String str2 = str.toUpperCase();//str2 = "ASDF"

8、字符串中字符的替换
1)public String replace(char oldChar, char newChar)//用字符newChar替换当前字符串中所有的oldChar字符，并返回一个新的字符串。
2)public String replaceFirst(String regex, String replacement)//该方法用字符replacement的内容替换当前字符串中遇到的第一个和字符串regex相匹配的子串，应将新的字符串返回。
3)public String replaceAll(String regex, String replacement)//该方法用字符replacement的内容替换当前字符串中遇到的所有和字符串regex相匹配的子串，应将新的字符串返回。

1 String str = "asdzxcasd";
2 String str1 = str.replace('a','g');//str1 = "gsdzxcgsd"
3 String str2 = str.replace("asd","fgh");//str2 = "fghzxcfgh"
4 String str3 = str.replaceFirst("asd","fgh");//str3 = "fghzxcasd"
5 String str4 = str.replaceAll("asd","fgh");//str4 = "fghzxcfgh"

9、其他类方法
1)String trim()//截去字符串两端的空格，但对于中间的空格不处理。

1 String str = " a sd ";
2 String str1 = str.trim();
3 int a = str.length();//a = 6
4 int b = str1.length();//b = 4

2)boolean startsWith(String prefix)或boolean endWith(String suffix)//用来比较当前字符串的起始字符或子字符串prefix和终止字符或子字符串suffix是否和当前字符串相同，重载方法中同时还可以指定比较的开始位置offset。

1 String str = "asdfgh";
2 boolean a = str.startsWith("as");//a = true
3 boolean b = str.endWith("gh");//b = true

3)regionMatches(boolean b, int firstStart, String other, int otherStart, int length)//从当前字符串的firstStart位置开始比较，取长度为length的一个子字符串，other字符串从otherStart位置开始，指定另外一个长度为length的字符串，两字符串比较，当b为true时字符串不区分大小写。
4)contains(String str)//判断参数s是否被包含在字符串中，并返回一个布尔类型的值。

1 String str = "student";
2 str.contains("stu");//true
3 str.contains("ok");//false

5)String[] split(String str)//将str作为分隔符进行字符串分解，分解后的字字符串在字符串数组中返回。

1 String str = "asd!qwe|zxc#";
2 String[] str1 = str.split("!|#");//str1[0] = "asd";str1[1] = "qwe";str1[2] = "zxc";

五、字符串与基本类型的转换
1、字符串转换为基本类型
java.lang包中有Byte、Short、Integer、Float、Double类的调用方法：
1)public static byte parseByte(String s)
2)public static short parseShort(String s)
3)public static short parseInt(String s)
4)public static long parseLong(String s)
5)public static float parseFloat(String s)
6)public static double parseDouble(String s)
例如：

1 int n = Integer.parseInt("12");
2 float f = Float.parseFloat("12.34");
3 double d = Double.parseDouble("1.124");

2、基本类型转换为字符串类型
String类中提供了String valueOf()放法，用作基本类型转换为字符串类型。
1)static String valueOf(char data[])
2)static String valueOf(char data[], int offset, int count)
3)static String valueOf(boolean b)
4)static String valueOf(char c)
5)static String valueOf(int i)
6)static String valueOf(long l)
7)static String valueOf(float f)
8)static String valueOf(double d)
例如：

1 String s1 = String.valueOf(12);
2 String s1 = String.valueOf(12.34);

3、进制转换
使用Long类中的方法得到整数之间的各种进制转换的方法：
Long.toBinaryString(long l)
Long.toOctalString(long l)
Long.toHexString(long l)
Long.toString(long l, int p)//p作为任意进制

Java String.split()用法小结

在java.lang包中有String.split()方法,返回是一个数组

我在应用中用到一些,给大家总结一下,仅供大家参考:

1、如果用“.”作为分隔的话,必须是如下写法,String.split("\."),这样才能正确的分隔开,不能用String.split(".");

2、如果用“|”作为分隔的话,必须是如下写法,String.split("\|"),这样才能正确的分隔开,不能用String.split("|");

“.”和“|”都是转义字符,必须得加"\";

3、如果在一个字符串中有多个分隔符,可以用“|”作为连字符,比如,“acount=? and uu =? or n=?”,把三个都分隔出来,可以用String.split("and|or");

使用String.split方法分隔字符串时,分隔符如果用到一些特殊字符,可能会得不到我们预期的结果。

我们看jdk doc中说明

public String[] split(String regex)

Splits this string around matches of the given regular expression.

参数regex是一个 regular-expression的匹配模式而不是一个简单的String,他对一些特殊的字符可能会出现你预想不到的结果,比如测试下面的代码用竖线 | 分隔字符串,你将得不到预期的结果

   String[] aa = "aaa|bbb|ccc".split("|");

    //String[] aa = "aaa|bbb|ccc".split("\|"); 这样才能得到正确的结果

    for (int i = 0 ; i <aa.length ; i++ ) {

      System.out.println("--"+aa[i]); 

    }

用竖 * 分隔字符串运行将抛出java.util.regex.PatternSyntaxException异常,用加号 + 也是如此。

    String[] aa = "aaa*bbb*ccc".split("*");

    //String[] aa = "aaa|bbb|ccc".split("\*"); 这样才能得到正确的结果    

    for (int i = 0 ; i <aa.length ; i++ ) {

      System.out.println("--"+aa[i]); 

    }

显然, + * 不是有效的模式匹配规则表达式,用"\*" "\+"转义后即可得到正确的结果。

"|" 分隔串时虽然能够执行,但是却不是预期的目的,"\|"转义后即可得到正确的结果。

还有如果想在串中使用""字符,则也需要转义.首先要表达"aaaabbb"这个串就应该用"aaaa\bbbb",如果要分隔就应该这样才能得到正确结果,

String[] aa = "aaa\bbb\bccc".split("\\");

java中的String类常量池详解

从一个博客上看到的6个题，先看看吧，如果都会了，这部分的知识就掌握的不错啦！输出结果在代码注释后面：

test1：

package StringTest;

public class test1 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args){
        String a = "a1";
        String b = "a"+ 1;
        System.out.println(a==b);
    }//true

}

test2：

package StringTest;

public class test2 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args){
        String a = "ab";
        String bb = "b";
        String b = "a"+ bb;    //编译器不能确定为常量
        System.out.println(a==b);
    }//false

}

test3：

package StringTest;

public class test3 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args){
        String a = "ab";
        final String bb = "b";
        String b = "a"+ bb;    //bb加final后是常量，可以在编译器确定b
        System.out.println(a==b);
    }//true

}

test4：

package StringTest;

public class test4 {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args){
        String a = "ab";
        final String bb = getBB();
        String b = "a"+ bb;//bb是通过函数返回的，虽然知道它是final的，但不知道具体是啥，要到运行期才知道bb的值
        System.out.println(a==b);
    }//false
    private static String getBB(){ return "b"; }

}

test5：

package StringTest;

public class test5 {

    /**
     * @param args
     */
    private static String a = "ab";
    public static void main(String[] args){
        String s1 = "a";
        String s2 = "b";
        String s = s1 + s2;//+的用法
        System.out.println(s == a);
        System.out.println(s.intern() == a);//intern的含义
    }//flase true

}

test6：

package StringTest;

public class test6 {

    /**
     * @param args
     */
    private static String a = new String("ab");
    public static void main(String[] args){
        String s1 = "a";
        String s2 = "b";
        String s = s1 + s2;
        System.out.println(s == a);
        System.out.println(s.intern() == a);
        System.out.println(s.intern() == a.intern());
    }//flase false true
}

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String常量池详解：

　　1.String使用private final char value[]来实现字符串的存储,也就是说String对象创建之后,就不能再修改此对象中存储的字符串内容,就是因为如此,才说String类型是不可变的(immutable)。String类有一个特殊的创建方法,就是使用""双引号来创建.例如new String("i am")实际创建了2个
　　String对象,一个是"i am"通过""双引号创建的,另一个是通过new创建的.只不过他们创建的时期不同,
　　一个是编译期,一个是运行期!java对String类型重载了+操作符,可以直接使用+对两个字符串进行连接。运行期调用String类的intern()方法可以向String Pool中动态添加对象。
　　
　　例1
　　String s1 = "sss111";
　　//此语句同上
　　String s2 = "sss111";
　　System.out.println(s1 == s2); //结果为true
　　例2
　　String s1 = new String("sss111");
　　String s2 = "sss111";
　　System.out.println(s1 == s2); //结果为false
　　例3
　　String s1 = new String("sss111");
　　s1 = s1.intern();
　　String s2 = "sss111";
　　System.out.println(s1 == s2);//结果为true
　　例4
　　String s1 = new String("111");
　　String s2 = "sss111";
　　String s3 = "sss" + "111";
　　String s4 = "sss" + s1;
　　System.out.println(s2 == s3); //true
　　System.out.println(s2 == s4); //false
　　System.out.println(s2 == s4.intern()); //true
　　

　　结果上面分析,总结如下:

　　1.单独使用""引号创建的字符串都是常量,编译期就已经确定存储到String Pool中；

　　2，使用new String("")创建的对象会存储到heap中,是运行期新创建的；

　　3，使用只包含常量的字符串连接符如"aa" + "aa"创建的也是常量,编译期就能确定,已经确定存储到String Pool中；

　　4，使用包含变量的字符串连接符如"aa" + s1创建的对象是运行期才创建的,存储在heap中；

　　还有几个经常考的面试题:
　　
　　String s1 = new String("s1") ;
　　String s2 = new String("s1") ;
　　上面创建了几个String对象?
　　答案:3个 ,编译期Constant Pool中创建1个,运行期heap中创建2个.（用new创建的每new一次就在堆上创建一个对象，用引号创建的如果在常量池中已有就直接指向，不用创建）

　　String s1 = "s1";
　　String s2 = s1;
　　s2 = "s2";
　　s1指向的对象中的字符串是什么?
　　答案: "s1"。（永远不要忘了String不可变的，s2 = "s2";实际上s2的指向就变了，因为你不可以去改变一个String，）

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String是一个特殊的包装类数据。可以用：
String str = new String("abc");
String str = "abc";
两种的形式来创建，第一种是用new()来新建对象的，它会在存放于堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。
而第二种是先在栈中创建一个对String类的对象引用变量str，然后通过符号引用去字符串常量池里找有没有"abc",如果没有，则将"abc"存放进字符串常量池，并令str指向”abc”，如果已经有”abc” 则直接令str指向“abc”。

比较类里面的数值是否相等时，用equals()方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==，下面用例子说明上面的理论。
String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //true
可以看出str1和str2是指向同一个对象的。

String str1 =new String ("abc");
String str2 =new String ("abc");
System.out.println(str1==str2); // false
用new的方式是生成不同的对象。每一次生成一个。

因此用第二种方式创建多个”abc”字符串,在内存中其实只存在一个对象而已. 这种写法有利与节省内存空间. 同时它可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。而对于String str = new String("abc")；的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象，从而加重了程序的负担。

另一方面, 要注意: 我们在使用诸如String str = "abc"；的格式定义类时，总是想当然地认为，创建了String类的对象str。担心陷阱！对象可能并没有被创建！而可能只是指向一个先前已经创建的对象。只有通过new()方法才能保证每次都创建一个新的对象。
由于String类的immutable性质，当String变量需要经常变换其值时，应该考虑使用StringBuffer类，以提高程序效率。
1. 首先String不属于8种基本数据类型，String是一个对象。
因为对象的默认值是null，所以String的默认值也是null；但它又是一种特殊的对象，有其它对象没有的一些特性。

2. new String()和new String(”")都是申明一个新的空字符串，是空串不是null；

3. String str=”kvill”；String str=new String (”kvill”)的区别

看例1：

String s0="kvill";
String s1="kvill";
String s2="kv" + "ill";
System.out.println( s0==s1 );
System.out.println( s0==s2 );
结果为：
true
true

首先，我们要知结果为道Java会确保一个字符串常量只有一个拷贝。
因为例子中的s0和s1中的”kvill”都是字符串常量，它们在编译期就被确定了，所以s0==s1为true；而”kv”和”ill”也都是字符串常量，当一个字符串由多个字符串常量连接而成时，它自己肯定也是字符串常量，所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量，所以s2也是常量池中” kvill”的一个引用。所以我们得出s0==s1==s2；用new String() 创建的字符串不是常量，不能在编译期就确定，所以new String() 创建的字符串不放入常量池中，它们有自己的地址空间。

看例2：
String s0="kvill";
String s1=new String("kvill");
String s2="kv" + new String("ill");
System.out.println( s0==s1 );
System.out.println( s0==s2 );
System.out.println( s1==s2 );
结果为：
false
false
false

例 2中s0还是常量池中"kvill”的应用，s1因为无法在编译期确定，所以是运行时创建的新对象”kvill”的引用，s2因为有后半部分 new String(”ill”)所以也无法在编译期确定，所以也是一个新创建对象”kvill”的应用;明白了这些也就知道为何得出此结果了。

4. String.intern()：
再补充介绍一点：存在于.class文件中的常量池，在运行期被JVM装载，并且可以扩充。String的intern()方法就是扩充常量池的一个方法；当一个String实例str调用intern()方法时，Java查找常量池中是否有相同Unicode的字符串常量，如果有，则返回其的引用，如果没有，则在常量池中增加一个Unicode等于str的字符串并返回它的引用；看例3就清楚了

例3：
String s0= "kvill";
String s1=new String("kvill");
String s2=new String("kvill");
System.out.println( s0==s1 );
System.out.println( "**********" );
s1.intern();
s2=s2.intern(); //把常量池中"kvill"的引用赋给s2
System.out.println( s0==s1);
System.out.println( s0==s1.intern() );
System.out.println( s0==s2 );
结果为：
false
**********
false //虽然执行了s1.intern(),但它的返回值没有赋给s1
true //说明s1.intern()返回的是常量池中"kvill"的引用
true

最后我再破除一个错误的理解：有人说，“使用 String.intern() 方法则可以将一个 String 类的保存到一个全局 String 表中，如果具有相同值的 Unicode 字符串已经在这个表中，那么该方法返回表中已有字符串的地址，如果在表中没有相同值的字符串，则将自己的地址注册到表中”如果我把他说的这个全局的 String 表理解为常量池的话，他的最后一句话，”如果在表中没有相同值的字符串，则将自己的地址注册到表中”是错的：

看例4：
String s1=new String("kvill");
String s2=s1.intern();
System.out.println( s1==s1.intern() );
System.out.println( s1+" "+s2 );
System.out.println( s2==s1.intern() );
结果：
false
kvill kvill
true

在这个类中我们没有声名一个”kvill”常量，所以常量池中一开始是没有”kvill”的，当我们调用s1.intern()后就在常量池中新添加了一个”kvill”常量，原来的不在常量池中的”kvill”仍然存在，也就不是“将自己的地址注册到常量池中”了。
s1==s1.intern()为false说明原来的”kvill”仍然存在；s2现在为常量池中”kvill”的地址，所以有s2==s1.intern()为true。

再说String

在前两个月的时间内，我在园子里发表的两片介绍字符串的恒定性和字符串驻留的文章：《字符串的驻留（String Interning）》和《深入理解string和如何高效地使用string 》。前几天Anytao在他的《品味类型---值类型与引用类型（中）－规则无边》的文章中，针对字符串的恒定性展开了很好的讨论，昨天首页上又出现了亚历山大同志的讨论性质的帖子《关于String的终极解释》。大家已经讨论得很完备了，在这里我只是根据我自己的理解对此作一些补充。

String主要具有以下的两个显著的特点：

String的恒定性：String一经创建，它所对应的字符序列就无法更改（当然我们的前提是托管的环境下）。
String的驻留：CLR对String的创建实行驻留机制，CLR只会维护具有不同字符序列的String。换言之，在程序中使用到的具有完全相同的字符序列的String均是对应着同一个string对象，是对同一个段内存的引用。值得一提的是String的这种驻留机制不仅仅是基于某个单独的AppDomain的，而是针对整个进程的。

关于Process-wide字符串驻留机制的存在，我想我在《深入理解string和如何高效地使用string 》中的Sample已经很明显的证明的这点。不过文中并没有为此提供充分的理论的基础，现在我就来谈谈为什么String的驻留是跨AppDomain的。

要明白Process-wide字符串驻留机制的原理，必须首先了解一个托管程序是如何运行的。

当我们运行一个托管程序，我们知道CLR会为此创建一个Default AppDomain，但实际上Windows为我们作的事情远不止这么简单。之所以我们说一个Application是在一个托管的环境下执行的，是指的是CLR对他进行托管。所以在这之前，对CLR的加载是必须的。我们知道.NET Framework是建立在Windows平台之上的，如果说Windows是对计算机硬件的封装的话，.NET Framework则可以看成是对Windows的封装，通过.NET Framework API封装了对传统Win32的封装。正是因为Windows是.NET Framework的基础架构，所以.NET Framework只能是利用Windows所能理解的方式进行构建。而对于一个Windows来说，所有能被加载执行的都是一个PE文件（Portable Executable file），比如exe和dll。CLR也不能免俗，他实际上是一个COM Server的形式实现在一个叫做MSCorWks.Dll中，该Dll存在于.NET Framework对应的目录中。

当程序开始运行的时候，有一个称为SystemDomain的AppDomain被创建，SystemDomain加载一个名为MSCorEE.Dll,该Dll就是我们经常所说的“垫片”（shim）。通过定义在该垫片中的一个名为CorBindToRuntimeEx的函数加载对应版本的CLR，并返回一个非托管的ICLRRuntimeHost interface。SystemDomain可以说是整个Process的枢纽，它负责创建、初始化、卸载SharedDomain和DefaultDomain。

我们知道AppDomain是一个Assembly的托管容器，Assembly在一般情况下是基于某个单独的AppDomain的，不能与另一个AppDomain共享的。但是有些公用性很强的Assembly，比如我们经常使用的一些基元类型object, int，Array，ValueType等，却希望它被一个AppDomain加载之后，能够被其他的AppDomain共享，这样可以省去很多内存空间和Assembly加载带来的性能损失。这些Assembly就是被加载到SharedDomain中，我们常用的MScorLib.dll就是被以这样的方式被加载的SharedDomain中的。Default Domain就是为具体的Application创建的AppDomain，它一般以可执行文件名命名。DefaultDomain中可以通过AppDomain.CreateAppDomain创建另一个AppDomain。所以当我们运行一个托管的Application的时候，实际上创建了3个不同AppDomain：SystemDomain，ShatedDomain和DefaultDomain，而SystemDomain和ShatedDomain基于整个进程的，能够被DefaultDomain以及被它创建AppDomain共享的。

有了上面的基础，我想我们就不难理解String的驻留机制的。String的驻留机制实际上是在SystemDomain中进行的。当CLR被加载之后，会在SystemDomain对应的managed heap中创建一个Hash table的数据结构，我们可以称这个Hashtable为Interning table，因为它是被用来保存被驻留的string的，Interning table的Key为string本身，Value为string对象的地址。

当我们的托管程序（无论对于那个AppDomain）需要一个string的时候，CLR首先在这个Hashtable根据这个string的hash code试着在Interning table中找对应的Item。如果成功找到，则直接把对应的引用返回，否则就在SystemDomain对应的managed heap中创建该string，并加入到Interning table中，并把引用返回。所以我们说字符串的驻留是基于整个进程的，是可以跨AppDomain共享的，就是这个道理。

深入理解string和如何高效地使用string

无论你所使用的是哪种编程语言，我们都不得不承认这样一个共识：string是我们使用最为频繁的一种对象。但是string的常用性并不意味着它的简单性，而且我认为，正是由于string的频繁使用才会促使其设计人员在string的设计上花大量的功夫。所以正是这种你天天见面的string，蕴含了很多精妙的设计思想。

一个月以前我写了一篇讨论字符串的驻留（string interning）的文章，我今天将会以字符串的驻留为基础，进一步来讨论.NET中的string。string interning的基本前提是string的恒定性（immutability），即string一旦被创建将不会改变。我们就先来谈谈string的恒定性。

一、 string是恒定的（immutable）

和其他类型比较，string最为显著的一个特点就是它具有恒定不变性：我们一旦创建了一个string，在managed heap 上为他分配了一块连续的内存空间，我们将不能以任何方式对这个string进行修改使之变长、变短、改变格式。所有对这个string进行各项操作（比如调用ToUpper获得大写格式的string）而返回的string，实际上另一个重新创建的string，其本身并不会产生任何变化。

String的恒定性具有很多的好处，它首先保证了对于一个既定string的任意操作不会造成对其的改变，同时还意味着我们不用考虑操作string时候出现的线程同步的问题。在string恒定的这些好处之中，我觉得最大的好处是：它成就了字符串的驻留。

CLR通过一个内部的interning table保证了CLR只维护具有不同字符序列的string，任何具有相同字符序列的string所引用的均为同一个string对象，同一段为该string配分的内存快。字符串的驻留极大地较低了程序执行对内存的占用。

对于string的恒定性和字符串的驻留，还有一点需要特别指出的是：string的恒定性不单单是针对某一个单独的AppDomain，而是针对一个进程的。

二、 String可以跨AppDomain共享的（cross-appDomain）

我们知道，在一个托管的环境下，Appdomain是托管程序运行的一个基本单元。AppDomain为托管程序提供了良好的隔离机制，保证在同一个进程中的不同的Appdomain不可以共享相同的内存空间。在一个Appdomain创建的对象不能被另一个Appdomain直接使用，对象在AppDomain之间传递需要有一个Marshaling的过程：对象需要通过by reference或者by value的方式从一个Appdomain传递到另一个Appdomain。具体内容可以参照我的另一篇文章：用Coding证明Appdomain的隔离性。

但是这里有一个特例，那就是string。Appdomain的隔离机制是为了防止一个Application的对内存空间的操作对另一个Application 内存空间的破坏。通过前面的介绍，我们已经知道了string是恒定不变的、是只读的。所以它根本不需要Appdomain的隔离机制。所以让一个恒定的、只读的string被同处于一个进程的各个Application共享是没有任何问题的。

String的这种跨AppDomain的恒定性成就了基于进程的字符串驻留：一个进程中各个Application使用的具有相同字符序列的string都是对同一段内存的引用。我们将在下面通过一个Sample来证明这一点。

三、证明string垮AppDomain的恒定性

在写这篇文章的时候，我对如何证明string跨AppDomain的interning，想了好几天，直到我偶然地想到了为实现线程同步的lock机制。

我们知道在一个多线程的环境下，为了避免并发操作导致的数据的不一致性，我们需要对一个对象加锁来阻止该对象被另一个线程操作。相反地，为了证明两个对象是否引用的同一个对象，我们只需要在两个线程中分别对他们加锁，如果程序执行的效果和对同一个对象加锁的情况完全一样的话，那么就可以证明这两个被加锁的对象是同一个对象。基于这样的原理我们来看看我们的Sample：

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Text;

using System.Threading;

namespace Artech.ImmutableString

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

AppDomain appDomain1 = AppDomain.CreateDomain("Artech.AppDomain1");

AppDomain appDomain2 = AppDomain.CreateDomain("Artech.AppDomain2");

MarshalByRefType marshalByRefObj1 = appDomain1.CreateInstanceAndUnwrap("Artech.ImmutableString", "Artech.ImmutableString.MarshalByRefType") as MarshalByRefType;

MarshalByRefType marshalByRefObj2 = appDomain2.CreateInstanceAndUnwrap("Artech.ImmutableString", "Artech.ImmutableString.MarshalByRefType") as MarshalByRefType;

marshalByRefObj1.StringLockHelper = "Hello World";

marshalByRefObj2.StringLockHelper = "Hello World";

Thread thread1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Execute));

Thread thread2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Execute));

thread1.Start(marshalByRefObj1);

thread2.Start(marshalByRefObj2);

Console.Read();

}

static void Execute(object obj)

{

MarshalByRefType marshalByRefObj = obj as MarshalByRefType;

marshalByRefObj.ExecuteWithStringLocked();

}

class MarshalByRefType : MarshalByRefObject

{

}

我们来简单地分析一下上面的coding.

我们创建了一个继承自MarshalByRefObject，因为我需要让它具有跨AppDomain传递的能力。在这个Class中定义了两个为实现线程同步的helper字段，一个是string类型的_stringLockHelper和object类型的_objectLockHelper，并为他们定义了相应的Property。此外定义了两个方法：ExecuteWithStringLocked和ExecuteWithStringLocked，他们的操作类似：在先对_stringLockHelper和_objectLockHelper加锁的前提下，输出出操作执行的AppDomain和确切时间。我们通过调用Thread.Sleep模拟10s的时间延迟。

在Main方法中，首先创建了两个AppDomain，名称分别为Artech.AppDomain1和Artech.AppDomain2。随后在这两个AppDomain中创建两个MarshalByRefType对象，并为它们的StringLockHelper属性赋上相同的值：Hello World。最后，我们创建了两个新的线程，并在它们中分别调用在两个不同AppDomain 中创建的MarshalByRefType对象的ExecuteWithStringLocked方法。我们来看看运行后的输出结果：

从上面的输出结果中可以看出，两个分别在不同线程中执行操作对应的AppDomain的name分别为Artech.AppDomain1和Artech.AppDomain2。执行的时间（确切地说是操作成功地对MarshalByRefType对象的_stringLockHelper字段进行加锁的时间）相隔10s，也就是我们在程序中定义的时间延迟。

为什么会出现这样的结果呢？我们只是对两个处于不同AppDomain的不同的MarshalByRefType对象的stringLockHelper字段进行加锁。由于我们是同时开始他们对应的线程，照理说它们之间不会有什么关联，显示出来的时间应该是相同的。唯一的解释就是：虽然这两个在不同的AppDomain中创建的对象是两个完全不同的对象，由于他们的stringLockHelper字段具有相同的字符序列，它们引用的是同一个string。这就证明了我们提出的跨AppDomain进行string interning的结论。

为了进一步印证我们的结论，我们是使两个MarshalByRefObject对象的stringLockHelper字段具有不同的值，看看结果又如何。于是我们把其中一个对象的stringLockHelper字段改为”Hello World!”(多加了一个！) 。

= "Hello World";

marshalByRefObj2.StringLockHelper = "Hello World!";

看看现在的输出结果，现在的时间是一样了。

上面我们做的是对string类型字段加锁的试验。那么我们对其他类型的对象进行加锁，又会出现怎么的情况呢？我们现在就来做这样试验：在各自的线程中调用两个对象的ExecuteWithObjectLocked方法。我们修改Execute方法和Main（）。

void Execute(object obj)

{

MarshalByRefType marshalByRefObj = obj as MarshalByRefType;

marshalByRefObj. ExecuteWithObjectLocked ();

}

void Main(string[] args)

{

AppDomain appDomain1 = AppDomain.CreateDomain("Artech.AppDomain1");

AppDomain appDomain2 = AppDomain.CreateDomain("Artech.AppDomain2");

MarshalByRefType marshalByRefObj1 = appDomain1.CreateInstanceAndUnwrap("Artech.ImmutableString", "Artech.ImmutableString.MarshalByRefType") as MarshalByRefType;

MarshalByRefType marshalByRefObj2 = appDomain2.CreateInstanceAndUnwrap("Artech.ImmutableString", "Artech.ImmutableString.MarshalByRefType") as MarshalByRefType;

object obj = new object();

marshalByRefObj1.ObjectLockHelper = obj;

marshalByRefObj2.ObjectLockHelper = obj;

Thread thread1 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Execute));

Thread thread2 = new Thread(new ParameterizedThreadStart(Execute));

thread1.Start(marshalByRefObj1);

thread2.Start(marshalByRefObj2);

Console.Read();

}

我们先来看看运行后的输出结果：

我们发现两个时间是一样的，那么就是说两个对象的ObjectLockHelper引用的不是同一个对象。虽然上面的程序很简单，我觉得里面涉及的规程却很值得一说。我们来分析下面3段代码。

= new object();

marshalByRefObj1.ObjectLockHelper = obj;

marshalByRefObj2.ObjectLockHelper = obj;

简单看起来，两个MarshalByRefObject对象的ObjectLockHelper都是引用的同一个对象obj。但是背后的情况没有那么简单。代码第一行创建了一个新的对象obj，这个对象是在当前AppDomain 中创建的。二对于当前的AppDomain来说，marshalByRefObj1和marshalByRefObj2仅仅是一个Transparent proxy而已，它们包含一个在Artech.AppDomain1和Artech.AppDomain2中创立的MarshalByRefObject对象的引用。我们为它的ObjectLockHelper复制，对于Transparent proxy对象的赋值调用会传到真正对象所在的AppDomain，由于obj是当前AppDomain的对象，它不能直接赋给另一个AppDomain的对象。所以它必须经历一个Marshaling的过程才能被传递到另外一个AppDomain。实际上当复制操作完成之后，真正的ObjectLockHelper属性对应的对象是根据原数据重建的对象，和在当前AppDomain中的对象已经没有任何的关系。所以两个MarshalByRefObject对象的ObjectLockHelper属性引用的并不是同一个对象，所以对它进行加锁对彼此不要产生任何影响。

四、从Garbage Collection的角度来看string

我们知道在一个托管的环境下，一个对象的生命周期被GC管理和控制。一个对象只有在他不被引用的时候，GC才会对他进行垃圾回收。而对于一个string来说，它始终被interning table引用，而这个interning table是针对一个Process的，是被该Process所有AppDomain共享的，所以一个string的生命周期相对比较长，只有所有的AppDomain都不具有对该string的引用时，他才有可能被垃圾回收。

五、从多线程的角度来看string

一方面由于string的恒定性，我们不用考虑多线程的并发操作产生的线程同步问题。另一方面由于字符串的驻留，我们在对一个string对象进行加锁操作的时候，极有可能拖慢这个Application的performance，就像我们的Sample中演示的那样。而且很有可能影响到处于同一进程的其他Application，以致造成死锁。所以我们在使用锁的时候，除非万不得已，切忌对一个string进行加锁。

六、如何高效地使用string

下面简单介绍一些高效地使用string的一些小的建议：

1. 尽量使用字符串（literal string）相加来代替字符串变量和字符创相加，因为这样可以使用现有的string操作指令进行操作和利用字符串驻留。

比如：

= "abc" + "def";

优于

= "abc";

s = s + "def";

2. 在需要的时候使用StringBuilder对string作频繁的操作：

由于string的恒定性，在我们对一个string进行某些操作的时候，比如调用ToUpper（）或者ToLower（）把某个string每个字符转化成大写或者小写；调用SubString（）取子串；会创建一个新的string，有时候会创建一些新的临时string。这样的操作会增加内存的压力。所有在对string作频繁操作的情况下，我们会考虑使用StringBuilder来高效地操作string。StringBuilder之所以能对string操作带来更好的performance，是因为在它的内部维护一个字符数组，而不是一个string来避免string操作带来的新的string的创建。

StringBuilder是一个很好的字符累加器，我们应该充分地利用这一个功能：

= new StringBuilder();

sb.Append(str1 + str2);

最好写成

= new StringBuilder();

sb.Append(str1);

sb.Append(str2);

避免创建一个新的临时string来保存str1 + str2。

再比如下面的Code

= new StringBuilder();

sb.Append（WorkOnString1（））;

sb.Append（WorkOnString2（））;

sb.Append（WorkOnString3（））;

最好写好吧WorkOnString1，WorkOnString2，WorkOnString3定义成：

WorkOnString1（StringBuilder sb）

WorkOnString2（StringBuilder sb）

WorkOnString3（StringBuilder sb）

3. 高效地进行string的比较操作

我们知道，对象之间的比较有比较Value和比较Reference之说。一般地对Reference进行比较的速度最快。对于string，在字符串驻留的前提下，我们可以把对Value的比较用Reference的比较来代替从而会的Performance的提升。

此外，对于忽略大小写的比较，我们最好使用string的static方法Compare(string strA, string strB, bool ignoreCase)。也就是说：

if（str1.ToLower()==str2.ToLower()）

最好写成

If（string. Compare(str1,str2,true)）

从为什么String=String谈到StringBuilder和StringBuffer

前言

有这么一段代码：

1 public class TestMain
2 {
3     public static void main(String[] args)
4     {
5         String str0 = "123";
6         String str1 = "123";
7         System.out.println(str0 == str1);
8     }
9 }

运行结果是什么？答案当然是true。对，答案的确是true，但是这是为什么呢？很多人第一反应肯定是两个"123"的String当然相等啊，这还要想。但是"=="在Java比较的不是两个对象的值，而是比较两个对象的引用是否相等，和两个String都是"123"又有什么关系呢？或者我们把程序修改一下

1 public class TestMain
2 {
3     public static void main(String[] args)
4     {
5         String str2 = new String("234");
6         String str3 = new String("234");
7         System.out.println(str2 == str3);
8     }
9 }

这时候运行结果就是false了，因为尽管两个String对象都是"234"，但是str2和str3是两个不同的引用，所以返回的false。OK，围绕第一段代码返回true，第二段代码返回false，开始文章的内容。

为什么String=String？

在JVM中有一块区域叫做常量池，关于常量池，我在写虚拟机的时候有专门提到http://www.cnblogs.com/xrq730/p/4827590.html。常量池中的数据是那些在编译期间被确定，并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。除了包含所有的8种基本数据类型（char、byte、short、int、long、float、double、boolean）外，还有String及其数组的常量值，另外还有一些以文本形式出现的符号引用。

Java栈的特点是存取速度快（比堆块），但是空间小，数据生命周期固定，只能生存到方法结束。我们定义的boolean b = true、char c = 'c'、String str = “123”，这些语句，我们拆分为几部分来看：

1、true、c、123，这些等号右边的指的是编译期间可以被确定的内容，都被维护在常量池中

2、b、c、str这些等号左边第一个出现的指的是一个引用，引用的内容是等号右边数据在常量池中的地址

3、boolean、char、String这些是引用的类型

栈有一个特点，就是数据共享。回到我们第一个例子，第五行String str0 = "123"，编译的时候，在常量池中创建了一个常量"123"，然后走第六行String str1 = "123"，先去常量池中找有没有这个"123"，发现有，str1也指向常量池中的"123"，所以第七行的str0 == str1返回的是true，因为str0和str1指向的都是常量池中的"123"这个字符串的地址。当然如果String str1 = "234"，就又不一样了，因为常量池中没有"234"，所以会在常量池中创建一个"234"，然后str1代表的是这个"234"的地址。分析了String，其实其他基本数据类型也都是一样的：先看常量池中有没有要创建的数据，有就返回数据的地址，没有就创建一个。

第二个例子呢？Java虚拟机的解释器每遇到一个new关键字，都会在堆内存中开辟一块内存来存放一个String对象，所以str2、str3指向的堆内存中虽然存储的是相等的"234"，但是由于是两块不同的堆内存，因此str2 == str3返回的仍然是false，网上找到一张图表示一下这个概念：

为什么要使用StringBuilder和StringBuffer拼接字符串？

大家在开发中一定有一个原则是"利用StringBuilder和StringBuffer拼接字符串"，但是为什么呢？用一段代码来分析一下：

 1 public class StringTest {
 2 
 3     @Test
 4     public void testStringPlus() {
 5         String str = "111";
 6         str += "222";
 7         str += "333";
 8         System.out.println(str);
 9     }
10     
11 }

这段代码，我们找到编译后的StringTest.class文件，使用"javap -verbose StringTest"或者"javap -c StringTest"都可以，反编译一下class获取到对应的字节码：

  public void testStringPlus();
    Code:
       0: ldc           #17                 // String 111
       2: astore_1
       3: new           #19                 // class java/lang/StringBuilder
       6: dup
       7: aload_1
       8: invokestatic  #21                 // Method java/lang/String.valueOf:(Ljava/lang/Object;)L
java/lang/String;
      11: invokespecial #27                 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":(Ljava/lang/S
tring;)V
      14: ldc           #30                 // String 222
      16: invokevirtual #32                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/Str
ing;)Ljava/lang/StringBuilder;
      19: invokevirtual #36                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/
String;
      22: astore_1
      23: new           #19                 // class java/lang/StringBuilder
      26: dup
      27: aload_1
      28: invokestatic  #21                 // Method java/lang/String.valueOf:(Ljava/lang/Object;)L
java/lang/String;
      31: invokespecial #27                 // Method java/lang/StringBuilder."<init>":(Ljava/lang/S
tring;)V
      34: ldc           #40                 // String 333
      36: invokevirtual #32                 // Method java/lang/StringBuilder.append:(Ljava/lang/Str
ing;)Ljava/lang/StringBuilder;
      39: invokevirtual #36                 // Method java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/
String;
      42: astore_1
      43: getstatic     #42                 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      46: aload_1
      47: invokevirtual #48                 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String
;)V
      50: return
}

这段字节码不用看得很懂，大致上能明白就好，意思很明显：编译器每次碰到"+"的时候，会new一个StringBuilder出来，接着调用append方法，在调用toString方法，生成新字符串。

那么，这意味着，如果代码中有很多的"+"，就会每个"+"生成一次StringBuilder，这种方式对内存是一种浪费，效率很不好。

在Java中还有一种拼接字符串的方式，就是String的concat方法，其实这种方式拼接字符串也不是很好，具体原因看一下concat方法的实现：

public String concat(String str) {
    int otherLen = str.length();
    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);
}

意思就是通过两次字符串的拷贝，产生一个新的字符数组buf[]，再根据字符数组buf[]，new一个新的String对象出来，这意味着concat方法调用N次，将发生N*2次数组拷贝以及new出N个String对象，无论对于时间还是空间都是一种浪费。

根据上面的解读，由于"+"拼接字符串与String的concat方法拼接字符串的低效，我们才需要使用StringBuilder和StringBuffer来拼接字符串。以StringBuilder为例：

 1 public class TestMain
 2 {
 3     public static void main(String[] args)
 4     {
 5         StringBuilder sb = new StringBuilder("111");
 6         sb.append("222");
 7         sb.append("111");
 8         sb.append("111");
 9         sb.append("444");
10         System.out.println(sb.toString());
11     }
12 }

StringBuffer和StringBuilder原理一样，无非是在底层维护了一个char数组，每次append的时候就往char数组里面放字符而已，在最终sb.toString()的时候，用一个new String()方法把char数组里面的内容都转成String，这样，整个过程中只产生了一个StringBuilder对象与一个String对象，非常节省空间。StringBuilder唯一的性能损耗点在于char数组不够的时候需要进行扩容，扩容需要进行数组拷贝，一定程度上降低了效率。

StringBuffer和StringBuilder用法一模一样，唯一的区别只是StringBuffer是线程安全的，它对所有方法都做了同步，StringBuilder是线程非安全的，所以在不涉及线程安全的场景，比如方法内部，尽量使用StringBuilder，避免同步带来的消耗。

另外，StringBuffer和StringBuilder还有一个优化点，上面说了，扩容的时候有性能上的损耗，那么如果可以估计到要拼接的字符串的长度的话，尽量利用构造函数指定他们的长度。

真的不能用"+"拼接字符串？

虽然说不要用"+"拼接字符串，因为会产生大量的无用StringBuilder对象，但也不是不可以，比如可以使用以下的方式：

1 public class TestMain
2 {
3     public static void main(String[] args)
4     {
5         String str = "111" + "222" + "333" + "444";
6         System.out.println(str);
7     }
8 }

就这种连续+的情况，实际上编译的时候JVM会只产生一个StringBuilder并连续append等号后面的字符串。

不过上面的例子要注意一点，因为"111"、"222"、"333"、"444"都是编译期间即可得知的常量，因为第5行的代码JVM在编译的时候并不会生成一个StringBuilder而是直接生成字符串"111222333444"。

但是这么写得很少，主要原因有两点：

1、例子比较简单，但实际上大量的“+”会导致代码的可读性非常差

2、待拼接的内容可能从各种地方获取，比如调用接口、从.properties文件中、从.xml文件中，这样的场景下尽管用多个“+”的方式也不是不可以，但会让代码维护性不太好

也就是说：

if（str1.ToLower()==str2.ToLower()）

最好写成

If（string. Compare(str1,str2,true)）

面试官：String长度有限制吗？是多少

话说Java中String是有长度限制的，听到这里很多人不禁要问，String还有长度限制？是的有，而且在JVM编译中还有规范，而且有的家人们在面试的时候也遇到了。

本人就遇到过面试的时候问这个的，而且在之前开发的中也真实地遇到过这个String长度限制的场景（将某固定文件转码成Base64的形式用字符串存储，在运行时需要的时候在转回来，当时文件比较大），那这个规范限制到底是怎么样的，咱们话不多说先䁖䁖去。

String

首先要知道String的长度限制我们就需要知道String是怎么存储字符串的，String其实是使用的一个char类型的数组来存储字符串中的字符的。

那么String既然是数组存储那数组会有长度的限制吗？是的有限制，但是是在有先提条件下的，我们看看String中返回length的方法。

由此我们看到返回值类型是int类型，Java中定义数组是可以给数组指定长度的，当然不指定的话默认会根据数组元素来指定：

int[] arr1 = new int[10]; // 定义一个长度为10的数组
int[] arr2 = {1,2,3,4,5}; // 那么此时数组的长度为5

整数在java中是有限制的，我们通过源码来看看int类型对应的包装类Integer可以看到，其长度最大限制为2^31 -1，那么说明了数组的长度是0~2^31-1，那么计算一下就是（2^31-1 = 2147483647 = 4GB）

看到这我们尝试通过编码来验证一下上述观点。

以上是我通过定义字面量的形式构造的10万个字符的字符串，编译之后虚拟机提示报错，说我们的字符串长度过长，不是说好了可以存21亿个吗？为什么才10万个就报错了呢？

其实这里涉及到了JVM编译规范的限制了，其实JVM在编译时，如果我们将字符串定义成了字面量的形式，编译时JVM是会将其存放在常量池中，这时候JVM对这个常量池存储String类型做出了限制，接下来我们先看下手册是如何说的。

常量池中，每个 cp_info 项的格式必须相同，它们都以一个表示 cp_info 类型的单字节 “tag”项开头。后面 info[]项的内容由tag 的类型所决定。

我们可以看到 String类型的表示是 CONSTANT_String ，我们来看下CONSTANT_String具体是如何定义的。

这里定义的 u2 string_index 表示的是常量池的有效索引，其类型是CONSTANT_Utf8_info 结构体表示的，这里我们需要注意的是其中定义的length我们看下面这张图。

在class文件中u2表示的是无符号数占2个字节单位，我们知道1个字节占8位，2个字节就是16位，那么2个字节能表示的范围就是2^16- 1 = 65535 。范中class文件格式对u1、u2的定义的解释做了一下摘要：

这里对java虚拟机规摘要部分

1、class文件中文件内容类型解释

定义一组私有数据类型来表示 Class 文件的内容，它们包括 u1，u2 和 u4，分别代表了 1、2 和 4 个字节的无符号数。

每个 Class 文件都是由 8 字节为单位的字节流组成，所有的 16 位、32 位和 64 位长度的数据将被构造成 2 个、4 个和 8 个 8 字节单位来表示。

2、程序异常处理的有效范围解释

start_pc 和 end_pc 两项的值表明了异常处理器在 code[]数组中的有效范围。

start_pc 必须是对当前 code[]数组中某一指令的操作码的有效索引，end_pc 要么是对当前 code[]数组中某一指令的操作码的有效索引，要么等于 code_length 的值，即当前 code[]数组的长度。start_pc 的值必须比 end_pc 小。

当程序计数器在范围[start_pc, end_pc)内时，异常处理器就将生效。即设 x 为异常句柄的有效范围内的值，x 满足：start_pc ≤ x < end_pc。

实际上，end_pc 值本身不属于异常处理器的有效范围这点属于 Java 虚拟机历史上的一个设计缺陷：如果 Java 虚拟机中的一个方法的 code 属性的长度刚好是 65535 个字节，并且以一个 1 个字节长度的指令结束，那么这条指令将不能被异常处理器所处理。

不过编译器可以通过限制任何方法、实例初始化方法或类初始化方法的code[]数组最大长度为 65534，这样可以间接弥补这个 BUG。

注意：这里对个人认为比较重要的点做了标记，首先第一个加粗说白了就是说数组有效范围就是【0-65565】但是第二个加粗的地方又解释了，因为虚拟机还需要1个字节的指令作为结束，所以其实真正的有效范围是【0-65564】，这里要注意这里的范围仅限编译时期，如果你是运行时拼接的字符串是可以超出这个范围的。

接下来我们通过一个小实验来测试一下我们构建一个长度为65534的字符串，看看是否就能编译通过。0期阶段汇总

首先通过一个for循环构建65534长度的字符串，在控制台打印后，我们通过自己度娘的一个在线字符统计工具计算了一下确实是65534个字符，如下：

然后我们将字符复制后以定义字面量的形式赋值给字符串，可以看到我们选择这些字符右下角显示的确实是65534，于是乎运行了一波，果然成功了。

看到这里我们来总结一下：

问：字符串有长度限制吗？是多少？

答：首先字符串的内容是由一个字符数组 char[] 来存储的，由于数组的长度及索引是整数，且String类中返回字符串长度的方法length() 的返回值也是int ，所以通过查看java源码中的类Integer我们可以看到Integer的最大范围是2^31 -1,由于数组是从0开始的，所以数组的最大长度可以使【0~2^31】通过计算是大概4GB。

但是通过翻阅java虚拟机手册对class文件格式的定义以及常量池中对String类型的结构体定义我们可以知道对于索引定义了u2，就是无符号占2个字节，2个字节可以表示的最大范围是2^16 -1 = 65535。

其实是65535，但是由于JVM需要1个字节表示结束指令，所以这个范围就为65534了。超出这个范围在编译时期是会报错的，但是运行时拼接或者赋值的话范围是在整形的最大范围。

存储String的容器原来是它 String类中的length方法 Integer的取值范围以字面量形式定义字符串 java虚拟机规范截图 java虚拟机规范手册常量类型表