Java字符串：构建和操作字符序列的动态工具

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目录

  • 一、常用方法
    • 1、字符串构造
    • 2、String对象的比较
      • Ⅰ、`==`比较是否引用同一个对象
      • Ⅱ、 按照字典序比较
    • 3、转换
      • Ⅰ、数值和字符串的转换
      • Ⅱ、大小写转换
      • Ⅲ、字符串转数组
      • Ⅳ、格式化
    • 4、字符串替换
    • 5、字符串拆分
    • 6、字符串截取
    • 7、其他方法
    • 8、字符串的不可变性
    • 9、字符串修改
  • 二、StringBuilder和StringBuffer
    • 1、用法
    • 2、问题

一、常用方法

String类是Java标准库中的一个核心类，用于表示字符串。字符串是一系列字符的集合。在Java中，String对象是不可变的，这意味着一旦创建了一个String对象，其内容就不能被更改。String类提供了许多实用方法，可以方便地操作和处理字符串。

查询文档：字符串官方文档

1、字符串构造

String类提供的构造方式非常多，常用的就以下三种：

public static void main(String[] args) {// 使用常量串构造String s1 = "hello";System.out.println(s1);// 直接newString对象String s2 = new String("hello");System.out.println(s1);// 使用字符数组进行构造char[] array = {'h','e','l','l','o'};String s3 = new String(array);System.out.println(s1);
}

String是引用类型，内部并不存储字符串本身，在String类的实现源码中，String类实例变量如下：

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public static void main(String[] args) {// s1和s2引用的是不同对象 s1和s3引用的是同一对象String s1 = new String("hello");String s2 = new String("world");String s3 = s1;System.out.println(s1.length()); // 获取字符串长度---输出5System.out.println(s1.isEmpty()); // 如果字符串长度为0，返回true，否则返回false
}

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在Java中“”引起来的也是String类型对象。

// 打印"hello"字符串(String对象)的长度
System.out.println("hello".length());

2、String对象的比较

Ⅰ、==比较是否引用同一个对象

注意：对于内置类型，==比较的是变量中的值；对于引用类型==比较的是引用中的地址。

public static void main(String[] args) {int a = 10;int b = 20;int c = 10;// 对于基本类型变量，==比较两个变量中存储的值是否相同System.out.println(a == b); // falseSystem.out.println(a == c); // true// 对于引用类型变量，==比较两个引用变量引用的是否为同一个对象String s1 = new String("hello");String s2 = new String("hello");String s3 = new String("world");String s4 = s1;System.out.println(s1 == s2); // falseSystem.out.println(s2 == s3); // falseSystem.out.println(s1 == s4); // true
}

Ⅱ、 按照字典序比较

字典序：字符大小的顺序

String类重写了父类Object中equals方法，Object中equals默认按照==比较，String重写equals方法后，按照如下规则进行比较，比如： s1.equals(s2)

public boolean equals(Object anObject) {// 1. 先检测this 和 anObject 是否为同一个对象比较，如果是返回trueif (this == anObject) {return true;}// 2. 检测anObject是否为String类型的对象，如果是继续比较，否则返回falseif (anObject instanceof String) {// 将anObject向下转型为String类型对象String anotherString = (String)anObject;int n = value.length;// 3. this和anObject两个字符串的长度是否相同，是继续比较，否则返回falseif (n == anotherString.value.length) {char v1[] = value;char v2[] = anotherString.value;int i = 0;// 4. 按照字典序，从前往后逐个字符进行比较while (n-- != 0) {if (v1[i] != v2[i])return false;i++;}return true;}}return false;
}

public class Main {public static void main(String[] args) {String s1 = new String("hello");String s2 = new String("hello");String s3 = new String("Hello");// s1、s2、s3 引用的是三个不同对象，因此 == 比较结果全部为 falseSystem.out.println(s1 == s2); // falseSystem.out.println(s1 == s3); // false// equals 比较：String 对象中的逐个字符// 虽然 s1 与 s2 引用的不是同一个对象，但是两个对象中放置的内容相同，因此输出 true// s1 与 s3 引用的不是同一个对象，而且两个对象中内容也不同，因此输出 falseSystem.out.println(s1.equals(s2)); // trueSystem.out.println(s1.equals(s3)); // false}
}

3、转换

Ⅰ、数值和字符串的转换

public static void main(String[] args) {// 数字转字符串String s1 = String.valueOf(1234);String s2 = String.valueOf(12.34);String s3 = String.valueOf(true);String s4 = String.valueOf(new Student("Hanmeimei", 18));System.out.println(s1);System.out.println(s2);2. 大小写转换3. 字符串转数组4. 格式化2.5 字符串替换使用一个指定的新的字符串替换掉已有的字符串数据，可用的方法如下：System.out.println(s3);System.out.println(s4);System.out.println("=================================");// 字符串转数字// 注意：Integer、Double等是Java中的包装类型，这个后面会讲到int data1 = Integer.parseInt("1234");double data2 = Double.parseDouble("12.34");System.out.println(data1);System.out.println(data2);
}

Ⅱ、大小写转换

public static void main(String[] args) {String s1 = "hello";String s2 = "HELLO";// 小写转大写System.out.println(s1.toUpperCase());// 大写转小写System.out.println(s2.toLowerCase());
}

Ⅲ、字符串转数组

public static void main(String[] args) {String s = "hello";// 字符串转数组char[] ch = s.toCharArray();for (int i = 0; i < ch.length; i++) {System.out.print(ch[i]);}System.out.println();// 数组转字符串String s2 = new String(ch);System.out.println(s2);
}

Ⅳ、格式化

public static void main(String[] args) {String s = String.format("%d-%d-%d", 2019, 9,14);System.out.println(s);
}

4、字符串替换

使用一个指定的新的字符串替换掉已有的字符串数据，可用的方法如下：

方法功能
String replaceAll(String regex, String replacement)替换所有的指定内容
String replaceFirst(String regex, String replacement)替换首个内容
String str = "helloworld" ;
System.out.println(str.replaceAll("l", "_"));
System.out.println(str.replaceFirst("l", "_"));

注意事项: 由于字符串是不可变对象, 替换不修改当前字符串, 而是产生一个新的字符串

5、字符串拆分

可以将一个完整的字符串按照指定的分隔符划分为若干个子字符串。

方法功能
String[] split(String regex)将字符串全部拆分
String[] split(String regex, int limit)将字符串以指定的格式，拆分为limit组
//实现字符串的拆分处理
String str = "hello world " ;
String[] result = str.split(" ") ; // 按照空格拆分
for(String s: result) {System.out.println(s);
}

//实现字符串部分拆分
String str = "hello world " ;
String[] result = str.split(" ",2) ;
for(String s: result) {System.out.println(s);
}

拆分是特别常用的操作，另外有些特殊字符作为分割符可能无法正确切分, 需要加上转义。

//拆分ip地址
String str = "192.168.1.1" ;
String[] result = str.split("\\.") ;
for(String s: result) {
System.out.println(s);
}

【注意事项】

  1. 字符"|“,”*“,”+"都得加上转义字符，前面加上 “\”

  2. 而如果是 “” ，那么就得写成 “\\”

  3. 如果一个字符串中有多个分隔符，可以用"|"作为连字符

//多次拆分
String str = "name=zhangsan&age=18" ;
String[] result = str.split("&") ;
for (int i = 0; i < result.length; i++) {String[] temp = result[i].split("=") ;System.out.println(temp[0]+" = "+temp[1]);
}

6、字符串截取

从一个完整的字符串之中截取出部分内容。可用方法如下：

方法功能
String substring(int beginIndex)从指定索引截取到结尾
String substring(int beginIndex, int endIndex)截取部分内容
// 观察字符串截取
String str = "helloworld" ;
System.out.println(str.substring(5));
System.out.println(str.substring(0, 5));

【注意事项】

  1. 索引从0开始

  2. 注意前闭后开区间的写法, substring(0, 5) 表示包含 0 号下标的字符, 不包含 5 号下标

7、其他方法

方法功能
String trim()去掉字符串中的左右空格,保留中间空格
String toUpperCase()字符串转大写
String toLowerCase()字符串转小写
// 观察trim()方法的使用
String str = " hello world " ;
System.out.println("["+str+"]");
System.out.println("["+str.trim()+"]");

trim 会去掉字符串开头和结尾的空白字符(空格, 换行, 制表符等)

// 大小写转换
String str = " hello%$$%@#$%world 哈哈哈 " ;
System.out.println(str.toUpperCase());
System.out.println(str.toLowerCase());
//这两个函数，只转换字母

8、字符串的不可变性

String是一种不可变对象. 字符串中的内容是不可改变。字符串不可被修改，是因为：

  • String类在设计时就是不可改变的，String类实现描述中已经说明了

image-20230712175939416

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String类被final修饰，表明该类不能被继承。value被修饰被final修饰，表明value自身的值不能改变，即不能引用其它字符数组，但是其引用空间中

的内容可以修改。

  • 所有涉及到可能修改字符串内容的操作都是创建一个新对象，改变的是新对象

比如 replace 方法：

image-20230712180155564

【问题】字符串不可变是因为其内部保存字符的数组被final修饰了，因此不能改变。这样的说法对吗？

这种说法是错误的，不是因为String类自身，或者其内部value被final修饰而不能被修改。final修饰类表明该类不想被继承，final修饰引用类型表明该引用变量不能引用其他对象，但是其引用对象中的内容是可以修改的。

public static void main(String[] args) {final int array[] = {1,2,3,4,5};array[0] = 100;System.out.println(Arrays.toString(array));// array = new int[]{4,5,6}; // 编译报错：Error:(19, 9) java: 无法为最终变量array分配值
}

【问题】为什么String要设计成不可变的？（不可变对象的好处是什么？）

  1. 方便实现字符串对象池. 如果 String 可变, 那么对象池就需要考虑写时拷贝的问题了

  2. 不可变对象是线程安全的

  3. 不可变对象更方便缓存 hash code, 作为 key 时可以更高效的保存到 HashMap 中

9、字符串修改

注意：尽量避免直接对String类型对象进行修改，因为String类是不能修改的，所有的修改都会创建新对象，效率非常低下。

public static void main(String[] args) {String s = "hello";s += " world";System.out.println(s); // 输出：hello world
}

但是这种方式不推荐使用，因为其效率非常低，中间创建了好多临时对象。

image-20230712180730281

public static void main(String[] args) {long start = System.currentTimeMillis();String s = "";for(int i = 0; i < 10000; ++i){s += i;}long end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end - start);start = System.currentTimeMillis();StringBuffer sbf = new StringBuffer("");for(int i = 0; i < 10000; ++i){sbf.append(i);}end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end - start);start = System.currentTimeMillis();StringBuilder sbd = new StringBuilder();for(int i = 0; i < 10000; ++i){sbd.append(i);}end = System.currentTimeMillis();System.out.println(end - start);
}

可以看待在对String类进行修改时，效率是非常慢的，因此：尽量避免对String的直接需要，如果要修改建议尽量使用StringBuffer或者StringBuilder。

二、StringBuilder和StringBuffer

1、用法

由于String的不可更改特性，为了方便字符串的修改，Java中又提供StringBuilder和StringBuffer类。

参考文档：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/

方法说明
append(String str)在尾部追加，相当于String的+=，可以追加多种数据类型
charAt(int index)获取index位置的字符
length()获取字符串的长度
capacity()获取底层保存字符串空间总的大小
ensureCapacity(int minimumCapacity)确保容量至少等于指定的最小值
setCharAt(int index, char ch)将index位置的字符设置为ch
indexOf(String str)返回str第一次出现的位置
indexOf(String str, int fromIndex)从fromIndex位置开始查找str第一次出现的位置
lastIndexOf(String str)返回最后一次出现str的位置
lastIndexOf(String str, int fromIndex)从fromIndex位置开始找str最后一次出现的位置
insert(int offset, String str)在offset位置插入多种数据类型
deleteCharAt(int index)删除index位置字符
delete(int start, int end)删除[start, end)区间内的字符
replace(int start, int end, String str)将[start, end)位置的字符替换为str
substring(int start)从start开始一直到末尾的字符以String的方式返回
substring(int start, int end)将[start, end)范围内的字符以String的方式返回
reverse()反转字符串
toString()将所有字符按照String的方式返回
public static void main(String[] args) {StringBuilder sb1 = new StringBuilder("hello");StringBuilder sb2 = sb1;// 追加：即尾插-->字符、字符串、整形数字sb1.append(' '); // hellosb1.append("world"); // hello worldsb1.append(123); // hello world123System.out.println(sb1); // hello world123System.out.println(sb1 == sb2); // trueSystem.out.println(sb1.charAt(0)); // 获取0号位上的字符 hSystem.out.println(sb1.length()); // 获取字符串的有效长度14System.out.println(sb1.capacity()); // 获取底层数组的总大小sb1.setCharAt(0, 'H'); // 设置任意位置的字符 Hello world123sb1.insert(0, "Hello world!!!"); // Hello world!!!Hello world123System.out.println(sb1);System.out.println(sb1.indexOf("Hello")); // 获取Hello第一次出现的位置System.out.println(sb1.lastIndexOf("hello")); // 获取hello最后一次出现的位置sb1.deleteCharAt(0); // 删除首字符sb1.delete(0,5); // 删除[0, 5)范围内的字符String str = sb1.substring(0, 5); // 截取[0, 5)区间中的字符以String的方式返回System.out.println(str);sb1.reverse(); // 字符串逆转str = sb1.toString(); // 将StringBuffer以String的方式返回System.out.println(str);
}

从上述例子可以看出：String和StringBuilder最大的区别在于String的内容无法修改，而StringBuilder的内容可以修改。

频繁修改字符串的情况考虑使用StringBuilder。

注意：String和StringBuilder类不能直接转换。如果要想互相转换，可以采用如下原则：

  • String变为StringBuilder: 利用StringBuilder的构造方法或append()方法

  • StringBuilder变为String: 调用toString()方法。

2、问题

【问题1】String、StringBuffer、StringBuilder的区别？

  • String的内容不可修改，StringBuffer与StringBuilder的内容可以修改

  • StringBuffer与StringBuilder大部分功能是相似的

  • StringBuffer采用同步处理，属于线程安全操作；而StringBuilder未采用同步处理，属于线程不安全操作

【问题2】 以下总共创建了多少个String对象【前提不考虑常量池之前是否存在】

String str = new String("ab"); 
String str = new String("a") + new String("b");

String str = new String("ab");

这行代码会创建两个 String 对象：
一个是字符串字面量 “ab”，这个字符串会被存储在字符串常量池中。
另一个是使用 new String("ab") 创建的 String 对象。

String str = new String("a") + new String("b");

这行代码会创建五个 String 对象：一个是字符串字面量 “a”，这个字符串会被存储在字符串常量池中。
一个是使用 new String("a") 创建的 String 对象。
一个是字符串字面量 “b”，这个字符串会被存储在字符串常量池中。
一个是使用 new String("b") 创建的 String 对象。
最后一个是由 new String("a") 和 new String("b")连接起来的新的 String 对象。

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