碎碎念

这是一道老生常谈的问题了，字符串是不仅是Java中非常重要的一个对象，它在其他语言中也存在。比如C++、VisualBasic、C1//执行对象的初始化方法4:returnpublicstaticvoidmain([]);Code:0:ldcpop出栈引用值，将其（引用）赋值给局部变量表中的变量s13:ldc#3//Stringbbbccc5:astore_26:return}

编译器做了优化Strings2="bbb"+"ccc"会直接被优化为bbbccc。也就是直接创建了一个bbbccc对象。

下面来看s3，s3创建了几个对象呢？是一个还是两个？还是有其他选项？我们使用javap-c来看一下

我们可以看到，s3执行+操作会创建一个StringBuilder对象然后执行初始化。执行+号相当于是执行()操作。所以

Strings3=s1+"bbb";==Strings3=newStringBuilder().app(s1).app("bbb").toString();//()方法也会创建一个StringpublicStringtoString(){//Createacopy,don'tsharethearrayreturnnewString(value,0,count);}

所以s3执行完成后，相当于创建了3个对象。

下面来看s4创建了几个对象，在创建这个对象时因为使用了new关键字，所以肯定会在堆中创建一个对象。然后会在常量池中看有没有aaa这个字符串；如果没有此时还会在常量池中创建一个；如果有则不创建。所以可能是创建一个或者两个对象，但是一定存在两个对象。

说完了String对象，我们再来说一下StringBuilder和StringBuffer对象。

上面的String对象竟然和StringBuilder产生了千丝万缕的联系。不得不说StringBuilder是一个牛逼的对象。String对象底层是使用了StringBuilder对象的app方法进行字符串拼接的，不由得对StringBuilder心生敬意。

不由得我们想要真正认识一下这个StringBuilder大佬，但是在认识大佬前，还有一个大boss就是StringBuffer对象，这也是你不得不跨越的鸿沟。

StringBuffer

StringBuffer对象代表一个可变的字符串序列，当一个StringBuffer被创建以后，通过StringBuffer的一系列方法可以实现字符串的拼接、截取等操作。一旦通过StringBuffer生成了最终想要的字符串后，就可以调用其toString方法来生成一个新的字符串。例如

StringBufferb=newStringBuffer("111");("222");(b);

我们上面提到+操作符连接两个字符串，会自动执行toString()方法。那你猜方法会自动调用吗？直接看一下反汇编代码不就完了么？

上图左边是手动调用toString方法的代码，右图是没有调用toString方法的代码，可以看到，toString()方法不像+一样自动被调用。

StringBuffer是线程安全的，我们可以通过它的源码可以看出

StringBuffer在字符串拼接上面直接使用synchronized关键字加锁，从而保证了线程安全性。

StringBuilder

最后来认识大佬了，StringBuilder其实是和StringBuffer几乎一样，只不过StringBuilder是非线程安全的。并且，为什么+号操作符使用StringBuilder作为拼接条件而不是使用StringBuffer呢？我猜测原因是加锁是一个比较耗时的操作，而加锁会影响性能，所以String底层使用StringBuilder作为字符串拼接。

深入理解String、StringBuilder、StringBuffer

我们上面说到，使用+连接符时，JVM会隐式创建StringBuilder对象，这种方式在大部分情况下并不会造成效率的损失，不过在进行大量循环拼接字符串时则需要注意。如下这段代码

Strings="aaaa";for(inti=0;i100000;i++){s+="bbb";}

这是一段很普通的代码，只不过对字符串s进行了+操作，我们通过反编译代码来看一下。

//经过反编译后Strings="aaa";for(inti=0;i10000;i++){s=(newStringBuilder()).app(s).app("bbb").toString();}

你能看出来需要注意的地方了吗？在每次进行循环时，都会创建一个StringBuilder对象，每次都会把一个新的字符串元素bbb拼接到aaa的后面，所以，执行几次后的结果如下

每次都会创建一个StringBuilder，并把引用赋给StringBuilder对象，因此每个StringBuilder对象都是强引用，这样在创建完毕后，内存中就会多了很多StringBuilder的无用对象。了解更多关于引用的知识，请看

这样由于大量StringBuilder创建在堆内存中，肯定会造成效率的损失，所以在这种情况下建议在循环体外创建一个StringBuilder对象调用app()方法手动拼接。

例如

StringBuilderbuilder=newStringBuilder("aaa");for(inti=0;i10000;i++){("bbb");}();

这段代码中，只会创建一个builder对象，每次循环都会使用这个builder对象进行拼接，因此提高了拼接效率。

从设计角度理解

我们前面说过，String类是典型的Immutable不可变类实现，保证了线程安全性，所有对String字符串的修改都会构造出一个新的String对象，由于String的不可变性，不可变对象在拷贝时不需要额外的复制数据。

String在之后提供了intern()方法，intern方法是一个native方法，它底层由C/C++实现，intern方法的目的就是为了把字符串缓存起来，在中却不推荐使用intern方法，因为把方法区放到了永久代（Java堆的一部分），永久代的空间是有限的，除了Fullgc外，其他收集并不会释放永久代的存储空间。将字符串常量池移到了堆内存中，

下面我们来看一段代码，来认识一下intern方法

publicstaticvoidmain(String[]args){Stringa=newString("ab");Stringb=newString("ab");Stringc="ab";Stringd="a";Stringe=newString("b");Stringf=d+e;(()==b);(()==());(()==c);(()==f);}

上述的执行结果是什么呢？我们先把答案贴出来，以防心急的同学想急于看到结果，他们的答案是

falsetruetruefalse

和你预想的一样吗？为什么会这样呢？我们先来看一下intern方法的官方解释

这里你需要知道JVM的内存模型

虚拟机栈:Java虚拟机栈是线程私有的数据区，Java虚拟机栈的生命周期与线程相同，虚拟机栈也是局部变量的存储位置。方法在执行过程中，会在虚拟机栈种创建一个栈帧(stackframe)。

本地方法栈:本地方法栈也是线程私有的数据区，本地方法栈存储的区域主要是Java中使用native关键字修饰的方法所存储的区域

程序计数器：程序计数器也是线程私有的数据区，这部分区域用于存储线程的指令地址，用于判断线程的分支、循环、跳转、异常、线程切换和恢复等功能，这些都通过程序计数器来完成。

方法区：方法区是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

堆：堆是线程共享的数据区，堆是JVM中最大的一块存储区域，所有的对象实例都会分配在堆上

运行时常量池：运行时常量池又被称为RuntimeConstantPool，这块区域是方法区的一部分，它的名字非常有意思，它并不要求常量一定只有在编译期才能产生，也就是并非编译期间将常量放在常量池中，运行期间也可以将新的常量放入常量池中，String的intern方法就是一个典型的例子。

在及之前的版本中，常量池是分配在方法区中永久代(ParmanentGeneration)内的，而永久代和Java堆是两个完全分开的区域。如果字符串常量池中已经包含一个等于此String对象的字符串，则返回常量池中这个字符串的String对象；否则，将此String对象包含的字符串添加到常量池中，并且返回此String对象的引用。

从开始去永久代，字符串常量池已经被转移至Java堆中，开发人员也对intern方法做了一些修改。因为字符串常量池和new的对象都存于Java堆中，为了优化性能和减少内存开销，当调用intern方法时，如果常量池中已经存在该字符串，则返回池中字符串；否则直接存储堆中的引用，也就是字符串常量池中存储的是指向堆里的对象。

所以我们对上面的结论进行分析

Stringa=newString("ab");Stringb=newString("ab");(()==b);

输出什么？false，为什么呢？画一张图你就明白了（图画的有些问题，栈应该是后入先出，所以b应该在a上面，不过不影响效果）

返回的是常量池中的ab，而b是直接返回的是堆中的ab。地址不一样，肯定输出false

所以第二个

(()==());

也就没问题了吧，它们都返回的是字符串常量池中的ab，地址相同，所以输出true

然后来看第三个

(()==c);

图示如下

a不会变，因为常量池中已经有了ab，所以c不会再创建一个ab字符串，这是编译器做的优化，为了提高效率。

下面来看最后一个

(()==f);

String

首先来看一下String类在继承树的什么位置、实现了什么接口、父类是谁，这是源码分析的几大重要因素。

String没有继承任何接口，不过实现了三个接口，分别是**Serializable、Comparable、CharSequence**接口

Serializable：这个序列化接口没有任何方法和域，仅用于标识序列化的语意。

Comparable：实现了Comparable的接口可用于内部比较两个对象的大小

CharSequence：字符串序列接口，CharSequence是一个可读的char值序列，提供了length(),charAt(intindex),subSequence(intstart,int)等接口，StringBuilder和StringBuffer也继承了这个接口

重要属性

字符串是什么，字！符！串！你品，你细品。你会发现它就是一连串字符组成的串。

也就是说

Stringstr="abc";//===chardata[]={'a','b','c'};Stringstr=newString(data);

原来这么回事啊！

所以，String中有一个用于存储字符的char数组value[]，这个数组存储了每个字符。另外一个就是hash属性，它用于缓存字符串的哈希码。因为String经常被用于比较，比如在HashMap中。如果每次进行比较都重新计算其hashcode的值的话，那无疑是比较麻烦的，而保存一个hashcode的缓存无疑能优化这样的操作。

String可以通过许多途径创建，也可以根据Stringbuffer和StringBuilder进行创建。

毕竟我们本篇文章探讨的不是源码分析的文章，所以涉及到的源码不会很多。

除此之外，String还提供了一些其他方法

charAt：返回指定位置上字符的值

getChars:复制String中的字符到指定的数组

equals:用于判断String对象的值是否相等

indexOf:用于检索字符串

substring:对字符串进行截取

concat:用于字符串拼接，效率高于+

replace：用于字符串替换

match：正则表达式的字符串匹配

contains:是否包含指定字符序列

split:字符串分割

join:字符串拼接

trim:去掉多余空格

toCharArray:把String对象转换为字符数组

valueOf:把对象转换为字符串

StringBuilder

StringBuilder类表示一个可变的字符序列，我们知道，StringBuilder是非线程安全的容器，一般适用于单线程场景中的字符串拼接操作，下面我们就来从源码角度看一下StringBuilder

首先我们来看一下StringBuilder的定义

publicfi,CharSequence{}

StringBuilder被final修饰，表示StringBuilder是不可被继承的，StringBuilder类继承于AbstractStringBuilder类。实际上，AbstractStringBuilder类具体实现了可变字符序列的一系列操作，比如：app()、insert()、delete()、replace()、charAt()方法等。

StringBuilder实现了2个接口

Serializable序列化接口，表示对象可以被序列化。

CharSequence字符序列接口，提供了几个对字符序列进行只读访问的方法，例如length()、charAt()、subSequence()、toString()方法等。

StringBuilder使用AbstractStringBuilder类中的两个变量作为元素

char[]value;//存储字符数组intcount;//字符串使用的计数

StringBuffer

StringBuffer也是继承于AbstractStringBuilder，使用value和count分别表示存储的字符数组和字符串使用的计数，StringBuffer与StringBuilder最大的区别就是StringBuffer可以在多线程场景下使用，StringBuffer内部有大部分方法都加了synchronized锁。在单线程场景下效率比较低，因为有锁的开销。

StringBuilder和StringBuffer的扩容问题

我相信这个问题很多同学都没有注意到吧，其实StringBuilder和StringBuffer存在扩容问题，先从StringBuilder开始看起

首先先注意一下StringBuilder的初始容量

publicStringBuilder(){super(16);}

StringBuilder的初始容量是16，当然也可以指定StringBuilder的初始容量。

在调用app拼接字符串，会调用AbstractStringBuilder中的app方法

publicAbstractStringBuilderapp(Stringstr){if(str==null)returnappNull();intlen=();ensureCapacityInternal(count+len);(0,len,value,count);count+=len;returnthis;}

上面代码中有一个ensureCapacityInternal方法，这个就是扩容方法，我们跟进去看一下

privatevoidensureCapacityInternal(intminimumCapacity){//overflow-consciouscodeif(){value=(value,newCapacity(minimumCapacity));}}

这个方法会进行判断，minimumCapacity就是字符长度+要拼接的字符串长度，如果拼接后的字符串要比当前字符长度大的话，会进行数据的复制，真正扩容的方法是在newCapacity中

privateintnewCapacity(intminCapacity){//overflow-consciouscodeintnewCapacity=()+2;if(newCapacity-minCapacity0){newCapacity=minCapacity;}return(newCapacity=0||MAX_ARRAY_SIZE-newCapacity0)?hugeCapacity(minCapacity):newCapacity;}

扩容后的字符串长度会是原字符串长度增加一倍+2，如果扩容后的长度还比拼接后的字符串长度小的话，那就直接扩容到它需要的长度newCapacity=minCapacity，然后再进行数组的拷贝。

总结

本篇文章主要描述了String、StringBuilder和StringBuffer的主要特性，String、StringBuilder和StringBuffer的底层构造是怎样的，以及String常量池的优化、StringBuilder和StringBuffer的扩容特性等。

如果有错误的地方，还请大佬们提出宝贵意见。