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【JAVA】String类深度解析：不可变性与常量池（10）

news 2025/5/5 10:22:43

核心知识点详细解释

String类的特性

不可变性

在Java中，String 类被设计为不可变的，即一旦创建了一个 String 对象，它的值就不能被改变。这是通过将 String 类的底层实现基于一个 final 修饰的字符数组来实现的。以下是 String 类的部分源码：

public final class Stringimplements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {/** The value is used for character storage. */private final char value[];// ... 其他代码
}

由于 value 数组被 final 修饰，一旦初始化后就不能再指向其他数组，而且 String 类没有提供修改 value 数组内容的公共方法，所以 String 对象是不可变的。

例如：

String str = "Hello";
str = str + " World";

在这个例子中，表面上看是修改了 str 的值，但实际上是创建了一个新的 String 对象 "Hello World"，原来的 "Hello" 对象并没有改变。

常量池

Java 中的 String 常量池是一个特殊的内存区域，用于存储字符串常量。当使用双引号创建字符串时，JVM 会首先检查常量池中是否已经存在该字符串。如果存在，则直接返回常量池中的引用；如果不存在，则在常量池中创建该字符串并返回其引用。

例如：

String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello";
System.out.println(str1 == str2); // 输出 true，因为 str1 和 str2 引用的是常量池中的同一个对象

而使用 new 关键字创建 String 对象时，会在堆内存中创建一个新的对象，无论常量池中是否已经存在相同的字符串。

例如：

String str3 = new String("Hello");
System.out.println(str1 == str3); // 输出 false，因为 str1 引用的是常量池中的对象，str3 引用的是堆内存中的对象

常用方法

String 类提供了许多常用的方法，例如 length() 用于获取字符串的长度，charAt() 用于获取指定位置的字符，substring() 用于截取子字符串等。

例如：

String str = "Hello World";
System.out.println(str.length()); // 输出 11
System.out.println(str.charAt(4)); // 输出 'o'
System.out.println(str.substring(6)); // 输出 "World"

实际业务场景中的应用案例

字符串拼接

在实际业务中，经常需要进行字符串拼接操作。由于 String 对象的不可变性，频繁的字符串拼接会创建大量的临时对象，导致性能问题。因此，在需要频繁拼接字符串时，建议使用 StringBuilder 或 StringBuffer 类。

例如：

// 使用 String 进行拼接
String result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {result = result + i;
}// 使用 StringBuilder 进行拼接
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {sb.append(i);
}
String result2 = sb.toString();

字符串比较

在进行字符串比较时，需要注意使用 equals() 方法而不是 == 运算符。== 运算符比较的是两个字符串对象的引用是否相等，而 equals() 方法比较的是两个字符串的内容是否相等。

例如：

String str1 = new String("Hello");
String str2 = new String("Hello");
System.out.println(str1 == str2); // 输出 false
System.out.println(str1.equals(str2)); // 输出 true

常见面试问题与解答思路

问题 1：为什么 String 类被设计为不可变的？

解答思路：String 类被设计为不可变的主要有以下几个原因：

安全性：不可变的 String 对象可以避免在多线程环境下出现数据不一致的问题，因为多个线程可以同时访问同一个 String 对象而不会产生冲突。
缓存哈希码：由于 String 对象是不可变的，其哈希码可以被缓存，提高了哈希表（如 HashMap）的性能。
常量池的实现：String 常量池的实现依赖于 String 对象的不可变性，使得相同的字符串可以共享同一个对象，节省了内存。