String的不可变性

核心概念： Java 中的 String 对象是不可变的。这意味着一旦 String 对象被创建，它的值就无法再被修改。任何对 String 的修改操作，实际上都会创建一个新的 String 对象。

内部实现： Java String 的内部实现使用一个字符数组来存储字符序列。当修改 String 时，会创建一个新的字符数组，并将修改后的字符复制到新数组中，最后返回一个指向新数组的 String 对象。

优点：

• 安全性： 不可变性可以保证多线程环境下 String 的安全使用，多个线程可以同时访问同一个 String 对象而不会出现数据不一致问题。
• 缓存： 由于 String 是不可变的，JVM 可以对 String 对象进行缓存，提高效率。
• 哈希值： 不可变性使得 String 可以作为 HashMap 的键，因为它的哈希值始终保持不变。

缺点：

• 性能： 创建新的 String 对象会消耗内存和 CPU 资源。
• 内存占用： 频繁创建新的 String 对象会导致内存占用过大。

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

    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0

    // ... 其他构造函数和方法 ...
}

从源码可以看出：

• String 类是 final 的，不可被继承。
• String 对象使用一个 final 的字符数组 value 来存储字符序列。
• String 对象有一个 hash 字段用于缓存哈希值，提高查找效率。

String的常用操作

String 类提供了一系列方法来操作字符串，例如：

• 创建字符串：
• new String("hello")：使用构造函数创建新的字符串对象。
• "hello"：使用字面量创建字符串对象，并将其存储在 String 池中。
• 访问字符： charAt(index)
• 查找字符： indexOf(char)、lastIndexOf(char)
• 截取字符串： substring(beginIndex, endIndex)
• 比较字符串： equals(String)、equalsIgnoreCase(String)
• 转换大小写： toLowerCase()、toUpperCase()
• 替换字符串： replace(char oldChar, char newChar)
• 拆分字符串： split(String regex)
• 连接字符串： concat(String str)
• 格式化字符串： String.format(String format, Object... args)
• 其他： trim()、isEmpty()、length() 等等。

常量池

• String 常量池 是 JVM 中一个特殊的内存区域，用于存储 String 字面量。
• 当使用字面量创建 String 对象时，JVM 会先在常量池中查找是否存在相同的字符串对象。
• 如果存在，则直接返回该对象；如果不存在，则创建一个新的 String 对象并将其加入常量池。

String str1 = "hello";
String str2 = "hello";

System.out.println(str1 == str2); // true

==上述代码中，str1 和 str2 引用的是同一个 String 对象，
因为它们都是通过字面量创建的，JVM 会将它们存储在常量池中

注意：

• 使用 new String("hello") 创建的字符串对象不会被加入常量池。
• 常量池中的对象是不可变的。

intern()方法

• intern() 方法用于将 String 对象加入常量池。
• 如果常量池中已经存在相同的字符串对象，则返回该对象；否则，创建一个新的 String 对象并将其加入常量池，然后返回该对象。

String str1 = new String("hello");
String str2 = str1.intern();
String str3 = "hello";

System.out.println(str1 == str2); // false
System.out.println(str2 == str3); // true

上述代码中，str1 是通过构造函数创建的，所以不会被加入常量池。str2 使用 intern() 方法将 str1 加入常量池，并返回常量池中的对象。str3 是通过字面量创建的，所以直接从常量池中获取对象。最终，str2 和 str3 引用的是同一个 String 对象。

StringBuilder和StringBuffer

核心概念： StringBuilder 和 StringBuffer 是可变的字符串类。它们允许在不创建新对象的情况下修改字符串内容。

区别：

• 线程安全性： StringBuffer 是线程安全的，而 StringBuilder 不是线程安全的。
• 性能： StringBuilder 的性能比 StringBuffer 高，因为它没有进行线程同步。

使用场景：

• 需要频繁修改字符串时： 使用 StringBuilder 或 StringBuffer 可以提高性能。
• 需要线程安全时： 使用 StringBuffer。

StringBuilder sb = new StringBuilder("hello");
sb.append(" world");

System.out.println(sb.toString()); // hello world

StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello ");
sb.append("World!");

System.out.println(sb.toString()); // 输出：Hello World!

字符串的性能优化

优化 String 性能的方法：

• 使用字面量： 使用字面量创建字符串可以利用 String 池，提高效率。
• 避免重复创建字符串： 在需要多次使用同一个字符串时，可以使用 String 变量或 StringBuilder/StringBuffer 来缓存字符串。
• 使用 intern() 方法： 可以手动将 String 对象加入 String 池，以便重复使用。
• 使用 String.format() 方法： String.format() 方法比 + 操作符更有效率，特别是对于格式化操作。
• 使用 StringBuilder/StringBuffer： 当需要频繁修改字符串时，使用 StringBuilder/StringBuffer 可以提高性能。

其他

• String 比较： 使用 equals() 方法比较字符串内容，而不要使用 == 操作符。
• 空字符串： 空字符串是长度为 0 的字符串，可以使用 isEmpty() 方法判断字符串是否为空。
• Unicode 字符串： Java 使用 Unicode 编码来表示字符串，支持多种语言的字符。