有关String源码知识点总结

发布时间：2021-10-21 14:42:07 作者：iii
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# 有关String源码知识点总结

## 目录
1. [String类概述](#string类概述)
2. [String的不可变性](#string的不可变性)
3. [String的底层存储结构](#string的底层存储结构)
4. [String构造方法解析](#string构造方法解析)
5. [String常用方法源码分析](#string常用方法源码分析)
6. [字符串拼接原理](#字符串拼接原理)
7. [String与JVM内存模型](#string与jvm内存模型)
8. [String相关面试题深度解析](#string相关面试题深度解析)
9. [String的优化技巧](#string的优化技巧)
10. [Java 9+中String的改进](#java-9中string的改进)

---

## 1. String类概述
### 1.1 String的基本定义
`String`类是Java语言中最重要的类之一，位于`java.lang`包下，具有以下特点：
- final修饰的不可继承类
- 实现了Serializable、Comparable、CharSequence接口
- Java 8及以前使用char[]存储数据，Java 9+改为byte[]

### 1.2 String类继承关系
```java
public final class String
    implements java.io.Serializable, 
    Comparable<String>, 
    CharSequence {
    //...
}

1.3 String的重要属性

// Java 8及以前
private final char value[];

// Java 9+
private final byte[] value;
private final byte coder; // 标识编码(LATIN1或UTF16)

2. String的不可变性

2.1 不可变性的实现原理

// 典型不可变类设计
public final class String {
    private final byte[] value;
    //...
}

2.2 不可变性的优势

线程安全
缓存哈希值
字符串池优化
安全性考虑

2.3 “改变”字符串的实质

所有修改操作都返回新对象：

String str = "hello";
str = str.concat(" world"); // 创建新对象

3. String的底层存储结构

3.1 Java 8及之前的char[]存储

// 每个字符占用2字节
char[] value = {'h','e','l','l','o'};

3.2 Java 9+的byte[]存储优化

引入紧凑字符串特性：

// LATIN1编码(ISO-8859-1) - 1字节/字符
byte[] value = {104, 101, 108, 108, 111};
byte coder = 0; 

// UTF16编码 - 2字节/字符
byte[] value = {0,104, 0,101, 0,108, 0,108, 0,111};
byte coder = 1;

4. String构造方法解析

4.1 常用构造方法

// 1. 空字符串构造
public String() {
    this.value = "".value;
}

// 2. char[]构造
public String(char value[]) {
    this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
}

// 3. StringBuffer构造（线程安全）
public String(StringBuffer buffer) {
    synchronized(buffer) {
        this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length());
    }
}

5. String常用方法源码分析

5.1 length()方法

// Java 8实现
public int length() {
    return value.length;
}

// Java 9+实现
public int length() {
    return value.length >> coder;  // coder=0时右移0位，1时右移1位
}

5.2 equals()方法

public boolean equals(Object anObject) {
    if (this == anObject) return true;
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}

6. 字符串拼接原理

6.1 编译期优化

String s = "a" + "b" + "c";
// 编译后等价于
String s = "abc";

6.2 StringBuilder优化

String s1 = "a";
String s2 = "b";
String s3 = s1 + s2;
// 实际执行：
String s3 = new StringBuilder().append(s1).append(s2).toString();

7. String与JVM内存模型

7.1 字符串常量池

位于方法区（Java 8在堆中）
使用String.intern()方法可以主动入池

7.2 内存分配示例

String s1 = "hello";  // 常量池
String s2 = new String("hello");  // 堆内存

8. String相关面试题深度解析

8.1 经典面试题：String创建对象数量

String s1 = new String("abc");
// 创建了几个对象？

8.2 intern()方法详解

String s1 = new String("a") + new String("b");
s1.intern();

9. String的优化技巧

9.1 预编译正则表达式

// 错误做法
str.matches("regex");

// 正确优化
private static final Pattern PATTERN = Pattern.compile("regex");
PATTERN.matcher(str).matches();

10. Java 9+中String的改进

10.1 Compact Strings

节省内存空间
根据内容自动选择编码

10.2 新增方法

// 字符串缩进
String str = "hello\nworld".indent(2);

// 转换流
str.lines().forEach(System.out::println);

”`

完整文章应包含： 1. 每个方法的完整源码分析（如substring、indexOf等） 2. 性能对比数据（如拼接操作耗时比较） 3. 内存占用分析图表 4. JVM字节码示例 5. 各版本JDK的差异对比 6. 实际应用场景案例 7. 不少于20个深度面试题解析

如需完整内容，建议分章节扩展，每个主要章节可撰写2000-3000字。需要我继续扩展哪个具体章节吗？