Java 专项-String
2026/5/29大约 3 分钟
Java 专项-String
一、String 不可变性
String 底层是 final char[]（Java 9 起改为 byte[] + 编码标识以节省内存），且类本身用 final 修饰，无法被继承。
不可变的好处：
- 线程安全，多线程共享无需同步
- 可安全用作 HashMap 的 key（hashCode 缓存不变）
- 字符串池成为可能（相同内容可复用同一对象）
二、字符串池（String Pool）
JVM 在堆的特殊区域（Java 7 起移到堆中，之前在 PermGen）维护字符串常量池。
String a = "hello"; // 字面量，放入常量池
String b = "hello"; // 复用常量池中的对象
String c = new String("hello"); // 强制在堆上新建对象
System.out.println(a == b); // true（同一池对象）
System.out.println(a == c); // false（不同对象）
System.out.println(a == c.intern()); // true（intern 返回池中对象）intern() 方法
- 若池中已存在内容相同的字符串，返回池中对象的引用
- 否则将当前字符串放入池中，返回该引用
- 大量重复字符串场景（如日志字段）可用
intern()节省内存，但滥用会导致常量池膨胀
三、StringBuilder vs StringBuffer vs String
String | StringBuilder | StringBuffer | |
|---|---|---|---|
| 可变性 | 不可变 | 可变 | 可变 |
| 线程安全 | 安全（不可变） | 不安全 | 安全（synchronized） |
| 性能 | 拼接产生大量对象 | 最快 | 比 StringBuilder 慢 |
| 推荐场景 | 常量/少量拼接 | 单线程字符串构建 | 多线程共享（少见） |
Java 编译器优化：简单的 + 拼接会被编译器自动转为 StringBuilder，但循环内的 + 每次循环都会新建 StringBuilder，应手动提到循环外。
// 不推荐：循环内隐式新建 StringBuilder
String result = "";
for (String s : list) {
result += s;
}
// 推荐
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (String s : list) {
sb.append(s);
}
String result = sb.toString();四、常见 API 与陷阱
equals vs ==
"hello".equals(str) // 推荐：常量在前，避免 NPE
str.equals("hello") // 若 str 为 null 则 NPEcompareTo / compareToIgnoreCase
按字典序比较，返回差值（负数/0/正数），常用于排序。
substring() 的内存问题
Java 6 中 substring() 共享底层 char[]，大字符串截取小子串会造成内存泄漏。 Java 7+ 已修复，substring() 创建独立的新字符串。
String.format() vs 字符串模板
// 格式化（可读性好但比 StringBuilder 慢）
String msg = String.format("user=%s, age=%d", name, age);
// Java 21 字符串模板（预览特性）
String msg = STR."user=\{name}, age=\{age}";contains / startsWith / endsWith / matches
str.contains("abc") // 包含子串
str.startsWith("pre") // 前缀
str.endsWith(".java") // 后缀
str.matches("\\d+") // 正则全匹配
str.replaceAll("\\s+", " ") // 正则替换五、字符串与编码
// String → byte[]（指定编码，避免乱码）
byte[] bytes = str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
// byte[] → String
String str = new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8);常见乱码原因：
- 写入时用 UTF-8，读取时用 GBK（或平台默认编码）
- HTTP 请求 / 响应未声明
Content-Type: charset=UTF-8
六、常见面试问题
Q：String s = new String("abc") 创建了几个对象？ 最多 2 个：常量池中 "abc" 一个（若池中已有则不新建），堆上 new 出来的对象一个。
Q：为什么 String 用 final 修饰？ 防止子类修改行为破坏不可变性保证，保证字符串池的语义安全。
Q：== 比较字符串时什么情况返回 true？ 两个引用指向同一个对象，包括：同一字面量（池中复用）、intern() 后返回的引用指向相同池对象。
Q：String 的 hashCode 是怎么计算的？s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]，选 31 是因为它是奇素数，31*i = 32*i - i = (i<<5) - i 可被 JIT 优化为位运算。