java 面试题_String 是如何实现的?它有哪些重要的方法?
String 是如何实现的?它有哪些重要的方法?
几乎所有的 Java 面试都是以 String 开始的,如果第一个问题没有回答好,则会给面试官留下非常不好的第一印象,而糟糕的第一印象则会直接影响到自己的面试结果,就好像刚破壳的小鹅一样,会把第一眼看到的动物当成自己的母亲,即使它第一眼看到的是一只小狗或小猫,也会默认跟随其后,心理学把这种现象叫做印刻效应。印刻效应不仅存在于低等动物之中,同样也适用于人类,所以对于 String 的知识,我们必须深入的掌握才能为自己赢得更多的筹码。
本课时的问题是:String 是如何实现的?它有哪些重要的方法?
典型回答
以主流的 JDK 版本 1.8 来说,String 内部实际存储结构为 char 数组,源码如下:
Stirng 中的几个重要方法
1. 多构造方法
String 字符串中 4 个重要的构造方法:
2.equals () 比较两个字符串是否相等
源码如下:
String
类型重写了 Object
中的 equals()
方法,equals()
方法需要传递一个 Object
类型的参数值,在比较时会先通过 instanceof
判断是否为 String
类型,如果不是则会直接返回 false
,instanceof
的使用如下:
当判断参数为 String
类型之后,会循环对比两个字符串中的每一个字符,当所有字符都相等时返回 true
,否则则返回 false
。
还有一个和 equals()
比较类似的方法 equalslgnoreCase()
,它是用于忽略字符串的大小写之后进行字符串对比。
3.compareTo () 比较两个字符串
compareTo () 方法用于比较两个字符串,返回的结果为 int 类型的值,源码如下:
从源码中可以看出,compareTo()
方法会循环对比所有的字符,当两个字符串中有任意一个字符不相同时,则 return char1-char2
。比如,两个字符串分别存储的是 1 和 2,返回的值是 - 1;如果存储的是 1 和 1,则返回的值是 0,如果存储的是 2 和 1,则返回的值是 1。
还有一个和 compareTo()
比较类似的方法 compareTolgnoreCase()
,用于忽略大小写后比较两个字符串。
可以看出 compareTo()
方法和 equals()
方法都是用于比较两个字符串的,但它们有两点不同:
equals()
可以接收一个Object
类型的参数,而compareTo()
只能接收一个String
类型的参数;equals()
返回值为Boolean
,而compareTo()
的返回值则为int
。
它们都可以用于两个字符串的比较,当 equals()
方法返回 true
时,或者是 compareTo()
方法返回 0
时,则表示两个字符串完全相同。
4. 其他重要方法
- indexOf (): 查询字符串首次出现的下标的位置
- lastIndexOf (): 查询字符串最后出现的下表的位置
- contains (): 查询字符串中是否含有另一个字符串
- toLowerCase (): 把字符串全部转化为小写
- toUpperCase (): 把字符串全部转化为大写
- length (): 查询字符串的长度
- trim (): 去除字符串首尾的空格
- replace (): 替换字符串中的某些字符
- split (): 把字符串分割并返回字符串数组
- jion (): 把字符串数组转化为字符串
考点分析
这道题目考察的重点是,你对 Java 源码的理解,这也从侧面反应了你是否热爱和喜欢专研程序,而这正是一个优秀程序员所必备的特质。
String 源码属于所有源码中最基础、最简单的一个,对 String 源码的理解也反应了你的 Java 基础功底。
String 问题如果再延伸一下,会问到一些更多的知识细节,这也是大厂一贯使用的面试策略,从一个知识点入手然后扩充更多的知识细节,对于 String 也不例外,通常还会关联的询问以下问题:
- 为什么 String 类型要用 final 修饰?
- == 和 equals 的区别是什么?
- String 和 StringBuilder、StringBuffer 有什么区别?
- String 的 intern () 方法有什么含义?
- String 类型在 JVM(Java 虚拟机)中是如何存储的?编译器对 String 做了哪些优化?
String 的扩展问题
1.== 和 equals 的区别
==
对于基本数据类型来说,是用于比较 “值 " 是否相等的;而对于引用类型来说,是用于比较引用地址是否相同的。
查看源码我们可以知道 Object
中也有 equals()
方法,源码如下:
可以看出,Object 中的 equals () 方法其实就是 ==,而 String 重写了 equals () 方法把它修改成比较两个字符串的值是否相等。源码如下:
2.final 修饰的好处
从 String 类的源码我们可以看出 String 是被 final 修饰的不可继承类,源码如下:
那这样设计有什么好处呢?
Java 语言之父 James Gosling 的回答是,他会更倾向于使用 final,因为它能够缓存结果,当你在传参时不需要考虑谁会修
改它的值;如果是可变类的话,则有可能需要重新拷贝出来一个新值进行传参,这样在性能上就会有一定的损失。
James Gosling 还说迫使 String 类设计成不可变的另一个原因是安全,当你在调用其他方法时,比如调用一些系统级操作
指令之前,可能会有一系列校验,如果是可变类的话,可能在你校验过后,它的内部的值又被改变了,这样有可能会引起
严重的系统崩溃问题,这是迫使 String 类设计成不可变类的一个重要原因。
总结来说,使用 final 修饰的第一个好处是安全;第二个好处是高效,以 JVM 中的字符串常量池来举例,如下两个变量:
只有字符串是不可变时,我们才能实现字符串常量池,字符串常量池可以为我们缓存字符串,提高程序的运行效率
试想一下如果 String
是可变的,那当 s1 的值修改之后,s2 的值也跟着改变了,这样就和我们预期的结果不相符了,因此也就没有办法实现字符串常量池的功能了。
3. String 和 StringBuilder、StringBuffer 的区别
因为 String
类型是不可变的,所以在字符串拼接的时候如果使用 String
的话性能会很低,因此我们就需要使用另一个数据类型 StringBuffer
,它提供了 append
和 insert
方法可用于字符串的拼接,它使用 synchronized
来保证线程安全,如下源码所示:
因为它使用了 synchronized
来保证线程安全,所以性能不是很高,于是在 JDK1.5 就有了 StringBuilder
,它同样提供了 append
和 insert
的拼接方法,但它没有使用 synchronized
来修饰,因此在性能上要优于 StringBuffer
,所以在非并发操作的环境下可使用 StringBuilder
来进行字符串拼接。
4.String 和 JVM
String
常见的创建方式有两种,直接赋值的方式 "String s1="Java";"
和 "String s2=new String("Java");"
的方式,但两者在 JVM 的存储区域却截然不同,在 JDK1.8 中,变量 s1 会先去字符串常量池中找字符串 "Java”
,如果有相同的字符则直接返回常量句柄,如果没有此字符串则会先在常量池中创建此字符串,然后再返回常量句柄;而变量 s2 是直接在堆上创建一个变量,如果调用 intern
方法才会把此字符串保存到常量池中,如下代码所示:
它们在 JVM 存储的位置,如下图所示:
小贴士:JDK 1.7 之后把永生代换成的元空间,把字符串常量池从方法区移到了 Java 堆上。
除此之外编译器还会对 String 字符串做一些优化,例如以下代码:
虽然 s1 拼接了多个字符串,但对比的结果却是 true,我们使用反编译工具,看到的结果如下:
从编译代码 #2 可以看出,代码 "Ja"+"va" 被直接编译成了 "Java" ,因此 s1==s2 的结果才是 true,这就是编译器对字符串优化的结果。
小结
本课时从 String 的源码入手,重点讲了 String 的构造方法、equals () 方法和 compareTo () 方法,其中 equals () 重写了 Object 的 equals () 方法,把引用对比改成了字符串值对比,也介绍了 final 修饰 String 的好处,可以提高效率和增强安全性,同时我们还介绍了 String 和 JVM 的一些执行细节。