Java基础-String Class(字符串类)

String

Java String 类概览

String 类是 Java 中最常用的类之一，用于处理字符串。以下是 String 类的主要特性和操作：

String的常用Method

下面的流程图展示了 String 对象的生命周期和常见操作：

这个流程图说明了 String 对象从创建到使用的过程，包括字符串池的检查、字符串操作和不可变性原则。理解这个过程有助于更高效地使用 String 类。

Stirng的继承关系

在 Java 中，String类最终继承自java.lang.Object类，并且它实现了java.io.Serializable、java.lang.Comparable<String>和java.lang.CharSequence接口。以下是用 Mermaid 语法展示的更详细的关系图：

说明如下：

Object类：

• 所有 Java 对象的根类，String继承了Object的一些通用方法，如toString()、equals()和hashCode()等。

Serializable接口：

• 标记接口，表示一个类的对象可以被序列化和反序列化。String类的对象可以被写入到输出流并从输入流中读取，从而实现序列化和反序列化操作。

Comparable<String>接口：

• 定义了一个类型参数为String的泛型接口，用于定义对象之间的自然顺序。String类实现了这个接口，意味着可以比较两个字符串的字典顺序。通过compareTo方法可以比较两个字符串的大小关系。

CharSequence接口：

• 表示一个字符序列。String类实现了这个接口，提供了一些方法来访问字符串中的字符，如length()返回字符串的长度，charAt(int index)返回指定索引处的字符，subSequence(int start, int end)返回一个子序列。

缺点

由于String的不可变性，在进行大量字符串操作时可能会创建很多中间对象，这可能会影响性能。为了避免这种情况，可以使用StringBuilder或StringBuffer类，它们是可变的字符串类，适用于频繁修改字符串的场景。

字符串的特性

字符串的连接

1. 字符串连接：
   • String c = a + b 进行字符串连接操作。在 Java 中，使用 + 运算符连接两个字符串时，实际上会创建一个新的 String 对象。
   • 这个过程中，Java 会先创建一个 StringBuilder（或 StringBuffer，在单线程环境下通常是 StringBuilder）对象，然后调用 append 方法将 a 和 b 的内容添加到 StringBuilder 中，最后调用 toString 方法将 StringBuilder 转换为 String 对象，并将其赋值给 c。

String a = "abc";
String b = "MASU";
String c = a + b;
System.out.println(c); // 输出 "abcMASU"

注意事项

频繁进行字符串连接操作可能会在性能上产生一些开销，特别是在循环中进行大量的字符串连接时。因为每次连接都会创建新的 StringBuilder 和 String 对象。在这种情况下，可以考虑使用 StringBuilder 或 StringBuffer 显式地进行字符串连接操作，以提高性能。

StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append("abc");
builder.append("MASU");
String c = builder.toString();

StringBuffer

基本介绍

• StringBuffer是 Java 中用于处理可变字符串的类。与String类不同，String对象是不可变的.
• StringBuffer允许对字符串进行修改，例如添加、插入、删除字符等操作，且不会产生新的对象（除非重新赋值）。这在需要频繁修改字符串内容的场景中非常有用，能够避免创建大量中间字符串对象，从而提高性能。

StringBuffer 的继承结构图

1. 常用方法
   • 追加（append）方法
     • append方法用于在StringBuffer对象的末尾添加各种类型的数据，如字符、字符串、数字等。例如：

       StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");
       sb.append(" World");
       System.out.println(sb.toString());//输出"Hello World"

• 它有多个重载版本，可以接受char、int、long、float、double、boolean、char[]、String等多种类型的参数。
• 插入（insert）方法
  • 用于在StringBuffer对象的指定位置插入各种类型的数据。例如：

       StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");
       sb.insert(2, "inserted");
       System.out.println(sb.toString());//输出"Heinsertedllo"

• 它的第一个参数是插入的位置索引（从 0 开始），第二个参数是要插入的内容，同样有多个重载版本，可插入不同类型的数据。

• 删除（delete）方法

  • 可以删除StringBuffer对象中指定位置的字符。例如：

           StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");
           sb.delete(1, 3);
           System.out.println(sb.toString());//输出"Hlo"
    

• 其参数delete(start, end)表示删除从start（包含）到end（不包含）位置的字符。

• 替换（replace）方法

  • 用于替换StringBuffer对象中指定位置的字符。例如：

       StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");
       sb.replace(1, 3, "replaced");
       System.out.println(sb.toString());//输出"Hreplacedlo"

• 它的参数replace(start, end, str)表示将从start（包含）到end（不包含）位置的字符替换为str。
• 反转（reverse）方法
  • 可以将StringBuffer对象中的字符序列反转。例如：

       StringBuffer sb = new StringBuffer("Hello");
       sb.reverse();
       System.out.println(sb.toString());//输出"olleH"

1. 与 StringBuilder 的比较
   • StringBuilder和StringBuffer功能相似，都用于可变字符串的操作。主要区别在于StringBuffer是线程安全的，其内部方法大多是synchronized（同步）的，这使得它在多线程环境下能够正确运行，但性能上会有一定损耗。而StringBuilder不是线程安全的，在单线程环境下性能更好，通常在不需要考虑线程安全的情况下，推荐使用StringBuilder。
2. 容量管理
   • StringBuffer对象有一个容量（capacity）的概念，它表示StringBuffer内部用于存储字符序列的缓冲区大小。当向StringBuffer中添加字符，导致字符序列长度超过当前容量时，StringBuffer会自动扩容。
   • 扩容的策略一般是：新容量 = 旧容量 * 2 + 2。例如，初始容量为 16，当字符序列长度超过 16 时，新容量可能会变为16*2 + 2=34。可以通过capacity方法查看当前容量，如System.out.println(sb.capacity());。

StringBuffer常用方法

StringBuilder

StringBuffer 的继承结构图

StringBuffer和StringBuilder的比较用表格