java提高篇之字符串

      可以证明,字符串操作是计算机程序设计中最常见的行为。

一、String

首先我们要明确,String并不是基本数据类型,而是一个对象,并且是不可变的对象。查看源码就会发现String类为final型的(当然也不可被继承),而且通过查看JDK文档会发现几乎每一个修改String对象的操作,实际上都是创建了一个全新的String对象。

字符串为对象,那么在初始化之前,它的值为null,到这里就有必要提下””、null、new String()三者的区别。null 表示string还没有new ,也就是说对象的引用还没有创建,也没有分配内存空间给他,而””、new String()则说明了已经new了,只不过内部为空,但是它创建了对象的引用,是需要分配内存空间的。打个比方:一个空玻璃杯,你不能说它里面什么都没有,因为里面有空气,当然也可以把它弄成真空,null与” “、new String()的区别就象真空与空气一样。

在字符串中存在一个非常特殊的地方,那就是字符串池。每当我们创建一个字符串对象时,首先就会检查字符串池中是否存在面值相等的字符串,如果有,则不再创建,直接放回字符串池中对该对象的引用,若没有则创建然后放入到字符串池中并且返回新建对象的引用。这个机制是非常有用的,因为可以提高效率,减少了内存空间的占用。所以在使用字符串的过程中,推荐使用直接赋值(即String s=”aa”),除非有必要才会新建一个String对象(即String s = new String(”aa”))。

对于字符串的使用无非就是这几个方面:

      1、字符串比较

equals()   ——判断内容是否相同。

compareTo() ——判断字符串的大小关系。

compareToIgnoreCase(String int)    ——在比较时忽略字母大小写。

== ——判断内容与地址是否相同。

equalsIgnoreCase() ——忽略大小写的情况下判断内容是否相同。

reagionMatches() ——对字符串中的部分内容是否相同进行比较(详情请参考API)。

      2、字符串查找

charAt(int index) ——返回指定索引index位置上的字符,索引范围从0开始。

indexOf(String str)——从字符串开始检索str,并返回第一次出现的位置,未出现返回-1。

indexOf(String str,int fromIndex);——从字符串的第fromIndex个字符开始检索str。

lastIndexOf(String str)——查找最后一次出现的位置。

lastIndexOf(String str,int fromIndex)—-从字符串的第fromIndex个字符查找最后一次出现的位置。

starWith(String prefix,int toffset)—–测试此字符串从指定索引开始的子字符串是否以指定前缀开始。

starWith(String prefix)——测试此字符串是否以指定的前缀开始。

endsWith(String suffix)——测试此字符串是否以指定的后缀结束。

      3、字符串截取

          public String subString(int beginIndex)——返回一个新的字符串,它是此字符串的一个子字符串。

public String subString(int beginIndex,int endIndex)——返回的字符串是从beginIndex开始到endIndex-1的串。

     4、字符串替换

public String replace(char oldChar,char newChar)。

public String replace(CharSequence target,CharSequence replacement)——把原来的etarget子序列替换为replacement序列,返回新串。

public String replaceAll(String regex,String replacement)——用正则表达式实现对字符串的匹配。注意replaceAll第一个参数为正则表达式,鄙人曾经深受其害。

     5、更多方法请参考API

二、StringBuffer

StringBuffer和String一样都是用来存储字符串的,只不过由于他们内部的实现方式不同,导致他们所使用的范围不同,对于StringBuffer而言,他在处理字符串时,若是对其进行修改操作,它并不会产生一个新的字符串对象,所以说在内存使用方面它是优于String的。

其实在使用方法,StringBuffer的许多方法和String类都差不多,所表示的功能几乎一模一样,只不过在修改时StringBuffer都是修改自身,而String类则是产生一个新的对象,这是他们之间最大的区别。

同时StringBuffer是不能使用=进行初始化的,它必须要产生StringBuffer实例,也就是说你必须通过它的构造方法进行初始化。

在StringBuffer的使用方面,它更加侧重于对字符串的变化,例如追加、修改、删除,相对应的方法:

1、append():追加指定内容到当前StringBuffer对象的末尾,类似于字符串的连接,这里StringBuffer对象的内容会发生改变。

2、insert:该类方法主要是在StringBuffer对象中插入内容。

3、delete:该类方法主要用于移除StringBuffer对象中的内容。

三、StringBuilder

StringBuilder也是一个可变的字符串对象,他与StringBuffer不同之处就在于它是线程不安全的,基于这点,它的速度一般都比StringBuffer快。与StringBuffer一样,StringBuider的主要操作也是append与insert方法。这两个方法都能有效地将给定的数据转换成字符串,然后将该字符串的字符添加或插入到字符串生成器中。

上面只是简单的介绍了String、StringBuffer、StringBuilder,其实对于这三者我们应该更加侧重于他们只见到的区别,只有理清楚他们之间的区别才能够更好的使用他们。

四、正确使用String、StringBuffer、StringBuilder

我们先看如下表格:

1111111

这里对于String是否为线程安全,鄙人也不是很清楚,原因:String不可变,所有的操作都是不可能改变其值的,是否存在线程安全一说还真不好说?但是如果硬要说线程是否安全的话,因为内容不可变,永远都是安全的。

在使用方面由于String每次修改都需要产生一个新的对象,所以对于经常需要改变内容的字符串最好选择StringBuffer或者StringBuilder.而对于StringBuffer,每次操作都是对StringBuffer对象本身,它不会生成新的对象,所以StringBuffer特别适用于字符串内容经常改变的情况下。

但是并不是所有的String字符串操作都会比StringBuffer慢,在某些特殊的情况下,String字符串的拼接会被JVM解析成StringBuilder对象拼接,在这种情况下String的速度比StringBuffer的速度快。如:

String name = ”I  ” + ”am ” + ”chenssy ” ;

StringBuffer name = new StringBuffer(”I ”).append(” am ”).append(” chenssy ”);

对于这两种方式,你会发现第一种比第二种快太多了,在这里StringBuffer的优势荡然无存。其真实的原因就在于JVM做了一下优化处理,其实String name = ”I ” + ”am ” + ”chenssy ” ;在JVM眼中就是String name = ”I am  chenssy ” ;这样的方式对于JVM而言,真的是不要什么时间。但是如果我们在这个其中增加一个String对象,那么JVM就会按照原来那种规范来构建String对象了。

对于这三者使用的场景做如下概括(参考:《编写搞质量代码:改善java程序的151个建议》):

1、String:在字符串不经常变化的场景中可以使用String类,如:常量的声明、少量的变量运算等。

2、StringBuffer:在频繁进行字符串的运算(拼接、替换、删除等),并且运行在多线程的环境中,则可以考虑使用StringBuffer,例如XML解析、HTTP参数解析和封装等。

3、StringBuilder:在频繁进行字符串的运算(拼接、替换、删除等),并且运行在多线程的环境中,则可以考虑使用StringBuffer,如SQL语句的拼装、JSON封装等(貌似这两个我也是使用|StringBuffer)。

更多有关于他们之间区别,请参考:http://www.cnblogs.com/zuoxiaolong/p/lang1.html。鄙人就不画蛇添足了。

五、字符串拼接方式

对于字符串而言我们经常是要对其进行拼装处理的,在java中提高了三种拼装的方法:+、concat()以及append()方法。这三者之间存在什么区别呢?先看如下示例:

public class StringTest {

    /**
     * @desc 使用+、concat()、append()方法循环10W次
     * @author chenssy
     * @data 2013-11-16
     * @param args
     * @return void
     */
    public static void main(String[] args) {
        //+
        long start_01 = System.currentTimeMillis();
        String a = "a";
        for(int i = 0 ; i < 100000 ; i++){
            a += "b";
        }
        long end_01 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("  +   所消耗的时间:" + (end_01 - start_01) + "毫米");

        //concat()
        long start_02 = System.currentTimeMillis();
        String c = "c";
        for(int i = 0 ; i < 100000 ; i++){
            c = c.concat("d");
        }
        long end_02 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("concat所消耗的时间:" + (end_02 - start_02) + "毫米");

        //append
        long start_03 = System.currentTimeMillis();
        StringBuffer e = new StringBuffer("e");
        for(int i = 0 ; i < 100000 ; i++){
            e.append("d");
        }
        long end_03 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("append所消耗的时间:" + (end_03 - start_03) + "毫米");
    }
}

------------
Output:
  +   所消耗的时间:19080毫米
concat所消耗的时间:9089毫米
append所消耗的时间:10毫米

从上面的运行结果可以看出,append()速度最快,concat()次之,+最慢。原因请看下面分解:

   (一)+方式拼接字符串

在前面我们知道编译器对+进行了优化,它是使用StringBuilder的append()方法来进行处理的,我们知道StringBuilder的速度比StringBuffer的速度更加快,但是为何运行速度还是那样呢?主要是因为编译器使用append()方法追加后要同toString()转换成String字符串,也就说  str +=”b”等同于

str = new StringBuilder(str).append(“b”).toString();

它变慢的关键原因就在于new StringBuilder()和toString(),这里可是创建了10W个StringBuilder对象,而且每次还需要将其转换成String,速度能不慢么?

(二)concat()方法拼接字符串

public String concat(String str) {
    int otherLen = str.length();
    if (otherLen == 0) {
        return this;
    }
    char buf[] = new char[count + otherLen];
    getChars(0, count, buf, 0);
    str.getChars(0, otherLen, buf, count);
    return new String(0, count + otherLen, buf);
    }

这是concat()的源码,它看上去就是一个数字拷贝形式,我们知道数组的处理速度是非常快的,但是由于该方法最后是这样的:return new String(0, count + otherLen, buf);这同样也创建了10W个字符串对象,这是它变慢的根本原因。

(三)append()方法拼接字符串

public synchronized StringBuffer append(String str) {
    super.append(str);
        return this;
    }

StringBuffer的append()方法是直接使用父类AbstractStringBuilder的append()方法,该方法的源码如下:

public AbstractStringBuilder append(String str) {
    if (str == null) str = "null";
        int len = str.length();
    if (len == 0) return this;
    int newCount = count + len;
    if (newCount > value.length)
        expandCapacity(newCount);
    str.getChars(0, len, value, count);
    count = newCount;
    return this;
    }

与concat()方法相似,它也是进行字符数组处理的,加长,然后拷贝,但是请注意它最后是返回并没有返回一个新串,而是返回本身,也就说这这个10W次的循环过程中,它并没有产生新的字符串对象。

通过上面的分析,我们需要在合适的场所选择合适的字符串拼接方式,但是并不一定就要选择append()和concat()方法,原因在于+根据符合我们的编程习惯,只有到了使用append()和concat()方法确实是可以对我们系统的效率起到比较大的帮助,才会考虑,同时鄙人也真的没有怎么用过concat()方法。



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2 条评论

  1. 赵骆 说道:

    之前看了好多有关的文章,这是第一次让我理解的那么透彻

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  2. Merlin 说道:

    第三段:
    “StringBuilder也是一个可变的字符串对象” 这么说不准确吧。应该按照官方API 更为 “可变字符序列” 才好。很多初学者就是因为这种不严谨的态度,认为String是字符串不可改变,StringBuffer和StringBuilder是字符串可以改变。而且他们还理直气壮:网上大牛就是这么说的!!!!!!

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