String特性分析

1.String不变性

一旦一个string对象在内存(堆)中被创建出来，他就无法被修改。特别要注意的是，String类的所有方法都没有改变字符串本身的值，都是返回了一个新的对象。

如果你需要一个可修改的字符串，应该使用StringBuffer 或者 StringBuilder。否则会有大量时间浪费在垃圾回收上，因为每次试图修改都有新的string对象被创建出来

定义一个字符串

1	String s = "abcd";

s中保存了string对象的引用。下面的箭头可以理解为“存储他的引用”

使用变量来赋值变量

1	String s2 = s;

s2保存了相同的引用值，因为他们代表同一个对象

字符串连接

1	s = s.concat("ef");

s中保存的是一个重新创建出来的string对象的引用

总结

2.为什么String设计成不变性

String是Java中一个不可变的类，所以他一旦被实例化就无法被修改。不可变类的实例一旦创建，其成员变量的值就不能被修改。不可变类有很多优势。本文总结了为什么字符串被设计成不可变的。将涉及到内存、同步和数据结构相关的知识

字符串池

字符串池是方法区中的一部分特殊存储。当一个字符串被被创建的时候，首先会去这个字符串池中查找，如果找到，直接返回对该字符串的引用。

下面的代码只会在堆中创建一个字符串

1 2	String string1 = "abcd"; String string2 = "abcd";

下面是图示：

如果字符串可变的话，当两个引用指向指向同一个字符串时，对其中一个做修改就会影响另外一个（请记住该影响，有助于理解后面的内容）

缓存Hashcode

Java中经常会用到字符串的哈希码（hashcode）。例如，在HashMap中，字符串的不可变能保证其hashcode永远保持一致，这样就可以避免一些不必要的麻烦。这也就意味着每次在使用一个字符串的hashcode的时候不用重新计算一次，这样更加高效。

在String类中，有以下代码:

1	private int hash;//this is used to cache hash code.

以上代码中hash变量中就保存了一个String对象的hashcode，因为String类不可变，所以一旦对象被创建，该hash值也无法改变。所以，每次想要使用该对象的hashcode的时候，直接返回即可。

使其他类的使用更加便利

在介绍这个内容之前，先看以下代码：

HashSet<String> set = new HashSet<String>();
set.add(new String("a"));
set.add(new String("b"));
set.add(new String("c"));

for(String a: set)
    a.value = "a";

在上面的例子中，如果字符串可以被改变，那么以上用法将有可能违反Set的设计原则，因为Set要求其中的元素不可以重复。上面的代码只是为了简单说明该问题，其实String类中并没有value这个字段值

安全性

String被广泛的使用在其他Java类中充当参数。比如网络连接、打开文件等操作。如果字符串可变，那么类似操作可能导致安全问题。因为某个方法在调用连接操作的时候，他认为会连接到某台机器，但是实际上并没有（其他引用同一String对象的值修改会导致该连接中的字符串内容被修改）。可变的字符串也可能导致反射的安全问题，因为他的参数也是字符串

代码示例：

boolean connect(string s){
    if (!isSecure(s)) { 
throw new SecurityException(); 
}
    //如果s在该操作之前被其他的引用所改变，那么就可能导致问题。   
    causeProblem(s);
}

不可变对象天生就是线程安全的

因为不可变对象不能被改变，所以他们可以自由地在多个线程之间共享。不需要任何同步处理。

总之，String被设计成不可变的主要目的是为了安全和高效。所以，使String是一个不可变类是一个很好的设计

彻底了解JDK6和JDK7中substring的原理和区别

String是Java中一个比较基础的类，每一个开发人员都会经常接触到。而且，String也是面试中经常会考的知识点。String有很多方法，有些方法比较常用，有些方法不太常用。今天要介绍的subString就是一个比较常用的方法，而且围绕subString也有很多面试题

substring(int beginIndex, int endIndex)方法在不同版本的JDK中的实现是不同的。了解他们的区别可以帮助你更好的使用他。为简单起见，后文中用substring()代表substring(int beginIndex, int endIndex)方法

substring() 的作用

substring(int beginIndex, int endIndex)方法截取字符串并返回其[beginIndex,endIndex-1]范围内的内容

1
2
3

String x = "abcdef";
x = x.substring(1,3);
System.out.println(x);

输出内容：

bc

调用substring()时发生了什么

你可能知道，因为x是不可变的，当使用x.substring(1,3)对x赋值的时候，它会指向一个全新的字符串：

然而，这个图不是完全正确的表示堆中发生的事情。因为在jdk6 和 jdk7中调用substring时发生的事情并不一样

JDK 6中的substring

String是通过字符数组实现的。在jdk 6 中，String类包含三个成员变量： char value[]， int offset，int count。他们分别用来存储真正的字符数组，数组的第一个位置索引以及字符串中包含的字符个数

当调用substring方法的时候，会创建一个新的string对象，但是这个string的值仍然指向常量池中的同一个字符数组。这两个对象中只有count和offset 的值是不同的

下面是证明上说观点的Java源码中的关键代码：

//JDK 6
String(int offset, int count, char value[]) {
    this.value = value;
    this.offset = offset;
    this.count = count;
}

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    //check boundary
    return  new String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value);
}

JDK 6中的substring导致的问题

如果你有一个很长很长的字符串，但是当你使用substring进行切割的时候你只需要很短的一段。这可能导致性能问题，因为你需要的只是一小段字符序列，但是你却引用了整个字符串（因为这个非常长的字符数组一直在被引用，所以无法被回收，就可能导致内存泄露）。在JDK 6中，一般用以下方式来解决该问题，原理其实就是生成一个新的字符串并引用他

1	x = x.substring(x, y) + ""

关于JDK 6中subString的使用不当会导致内存系列已经被官方记录在Java Bug Database中：

内存泄露：在计算机科学中，内存泄漏指由于疏忽或错误造成程序未能释放已经不再使用的内存。内存泄漏并非指内存在物理上的消失，而是应用程序分配某段内存后，由于设计错误，导致在释放该段内存之前就失去了对该段内存的控制，从而造成了内存的浪费

JDK 7 中的substring

上面提到的问题，在jdk 7中得到解决。在jdk 7 中，substring方法会在堆内存中创建一个新的数组。

Java源码中关于这部分的主要代码如下：

//JDK 7
public String(char value[], int offset, int count) {
    //check boundary
    this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset + count);
}

public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
    //check boundary
    int subLen = endIndex - beginIndex;
    return new String(value, beginIndex, subLen);
}

以上是JDK 7中的subString方法，其使用new String创建了一个新字符串，避免对老字符串的引用。从而解决了内存泄露问题。

所以，如果你的生产环境中使用的JDK版本小于1.7，当你使用String的subString方法时一定要注意，避免内存泄露

深入分析Java中的length和length()

在开始正文之前，请你快速回答如下问题：

在不使用任何带有自动补全功能IDE的情况下，如何获取一个数组的长度？以及，如何获取一个字符串的长度？

这个问题我问过不同水平的程序员，包括初级和中级水平的。他们都不能准确而自信地回答这个问题（如果你能很准确很自信的回答这个问题，那么证明针对这一知识点你比大多数中级程序员掌握的好）。由于现在很多IDE都有代码补全功能，这使得开发人员在很多问题上都理解的很肤浅。本文将介绍几个关于Java数组的关键概念。

上面问题的正确回答姿势应该是这样的：

int[] arr = new int[3];
System.out.println(arr.length);//使用length获取数组的程度

String str = "abc";
System.out.println(str.length());//使用length()获取字符串的长度

那么问题来了，为什么数组有length属性，而字符串没有？或者，为什么字符串有length()方法，而数组没有？

为什么数组有length属性？

首先，数组是一个容器对象(Java中的数组是对象吗？)，其中包含固定数量的同一类型的值。一旦数组被创建，他的长度就是固定的了。数组的长度可以作为final实例变量的长度。因此，长度可以被视为一个数组的属性

有两种创建数组的方法：1、通过数组表达式创建数组。2、通过初始化值创建数组。无论使用哪种方式，一旦数组被创建，其大小就固定了

使用表达式创建数组方式如下，该方式指明了元素类型、数组的维度、以及至少一个维度的数组的长度。

该声明方式是符合要求的，因为他指定了一个维度的长度（该数组的类型为int，维度为2，第一维度的长度为3）

1	int[][] arr = new int[3][];

使用数组初始化的方式创建数组时需要提供所有的初始值。形式是使用{和}将所有初始值括在一起并用,隔开

1	int[] arr = {1,2,3};

注：这里可能会有一个疑问，既然数组大小是初始化时就规定好的，那么int[][] arr = new int[3][];定义的数组并没有给出数组的第二维的大小，那么这个arr的长度到底是如何“规定好”的呢？

其实，arr的长度就是3。其实Java中所有的数组，无论几维，其实都是一维数组。例如arr，分配了3个空间，每个空间存放一个一维数组的地址，这样就成了“二维”数组。但是对于arr来说，他的长度就是3

int[][] a=new int[3][];
System.out.println(a.length);//3
int[][] b=new int[3][5];
System.out.println(b.length);//3

Java中为什么没有定义一个类似String一样Array类

因为数组也是对象，所以下面的代码也是合法的：

1	Object obj = new int[10];

数组包含所有从Object继承下来方法（Java中数组的继承关系），除clone()之外。为什么没有一个array类呢？在Java中没有Array.java文件。一个简单的解释是它被隐藏起来了（注：Java中的数组有点类似于基本数据类型，是一个内建类型，并没有实际的类与他对应）。你可以思考这样一个问题——如果有一个Array类，那它会像什么样？它会仍然需要一个数组来存放所有的数组元素，对吗？因此，定义出一个Array类不是一个好的主意。（译者注：这里可能有点绕，道理有点类似于：鸡生蛋蛋生鸡问题，可能比喻也不是很恰当，请读者自行理解）

事实上我们可以获得数组的类定义，通过下面的代码：

1 2	int[] arr = new int[3]; System.out.println(arr.getClass());

输出：

class [I

“class [I”代表着”成员类型是int的数组”的class对象运行时类型的签名

为什么String有length()方法？

String背后的数据结构是一个char数组,所以没有必要来定义一个不必要的属性（因为该属性在char数值中已经提供了）。和C不同的是，Java中char的数组并不等于字符串，虽然String的内部机制是char数组实现的

注：要想把char[]转成字符串有以下方式：

char []s = {'a','b','c'};
String string1 = s.toString();
String string2 = new String(s);
String string3 = String.valueOf(s);

StringBuilder在高性能场景下的用法

采用ThreadLocalStringBuilder
http://calvin1978.blogcn.com/articles/stringbuilder.html