Java字符串

2024-11-10 来源：个人技术集锦

本文包含以下内容：

String不可变
字符串连接
StringBuilder
StringBuffer
使用正则表达式
可能出现的坑

String不可变

Java中字符串使用String对象表示，它是不可变的，调用String对象的任何方法都不会改变字符串的内容，但是它会返回一个全新的字符串来表示方法操作的结果。

String original = "hello world!";
String newString = original.toUpperCase();
System.out.println(original);
System.out.println(newString);

/*程序输出
hello world!
HELLO WORLD!
*/

上例中，调用toUpperCase方法没有改变原始字符串的内容而是生成了一个新的字符串。

字符串连接

在实际开发中字符串的连接操作使用很频繁，很多编程语言中字符串连接使用“+”操作符，Java也支持通过“+”操作符连接字符串。

String prefix = "hello";
String postfix = "world!";
String whole = prefix + " " + postfix;
System.out.println(whole);

/*程序输出
hello world!
*/

由于字符串的不可变性，每个连接操作符“+”的调用会产生一个新的对象，如果连接的字符串过多则会产生很多新的中间对象，而我们只使用最终的对象。上例中prefix + " "会产生一个新的中间对象，这个对象不是我们需要的，我们需要的是连接最终生成的whole对象。大量字符串连接会产生一堆需要垃圾回收的中间对象，所以它会影响应用程序的性能。

StringBuilder

StringBuilder用来辅助生成String，可以把StringBuilder理解为可变的String，可变意味着调用StringBuilder对象的方法会改变字符串内容，对StringBuilder的操作不会生成中间对象。字符串的连接操作可以使用StringBuilder的append方法来代替：

StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("hello");
sb.append(" ");
sb.append("world!");
System.out.println(sb.toString());

/*程序输出
hello world!
*/

相比字符串连接操作，StringBuilder性能要好一些，因为它不会产生中间对象给垃圾回收器制造负担。

鉴于字符串连接的低效性，编译器对其进行了优化，优化方式正是用StringBuilder的append方法代替字符串连接操作符“+”。但是优化毕竟有限的，很多优化还得使用者来做，以下是编译器优化的一个示例：

//编译器优化以前的代码
public String example(String[] fields)
{
    String result = "";
    for (String str: fields) {
        result += str;
    }
    return result;
}

//编译器优化后的示例代码
//以下代码只是为了方便理解编译器优化的示例代码
public String example(String[] fields)
{
    String result = "";
    for (String str: fields) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(result);
        sb.append(str);
        result = sb.toString();
    }
    return result;
}

可以看到在循环里面使用字符连接操作符时，每次循环都会创建一个StringBuilder对象，这显然不是最优解。我们可以直接使用StringBuilder做优化，示例如下：

//主动优化的代码
public String example(String[] fields)
{
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (String str: fields) {
        sb.append(str);
    }
    return sb.toString();
}

在没有循环时编译器的优化是值得信赖的，可以直接使用字符串连接操作符“+”，当涉及到循环时编译器优化可能不是最好的，这时可以考虑使用StringBuilder来优化程序。

StringBuffer

StringBuffer可以理解为线程安全版本的StringBuilder，线程安全的StringBuffer相比StringBuilder有些额外的性能开销。同一个StringBuffer对象可以放在不同的线程中使用，而StringBuilder则不能。

使用正则表达式

正则表达式用来描述一组具有相同特征的字符串，使用正则表达式可以很方便的进行查找和替换操作。String的下列方法同时支持普通字符串和正则表达式：

matches
replaceAll
replaceFirst
split

matches方法用来判断整个字符串是否和正则表达式匹配。replaceAll用来替换所有正则表达式匹配到的子字符串，replaceFirst则只替换匹配到第一个子字符串。split用来把字符串从正则表达匹配到的位置拆分开，返回拆分后的字符串数组。关于正则表达式的进阶用法，将在后面的文章中讲解。

可能出现的坑

public class Test {
    public String toString() {
        return "Test " + this;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test t = new Test();
        System.out.println(t.toString());
    }
}
/*输出：
抛出java.lang.StackOverflowError
*/

public class Test {
    public String toString() {
        return "Test " + super.toString();
    }

    public static void main(String[] args) {
        Test t = new Test();
        System.out.println(t.toString());
    }
}
/*输出：
Test com.shaoshuidashi.Test@154617c
*/

最后

字符串是一种比较常用的工具，在实际使用时需要注意效率问题，当一个字符串是通过一个循环体构造而来时，我们脑海中应该马上想到StringBuilder。

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