Java 系列-String 字符串的处理

摘要

本文主要介绍 Java String 相关的 API 和用法，字符串的操作。

String 核心知识点

Java 中字符串是不可变的，一经创建就无法再修改。所有对原有字符串的删除替换拼接等操作，都不会修改原有字符串，而是产生一个新的字符串。

并且为了减少内存占用，用字面量直接创建时会在字符串常量池中查找，如果存在相同的，直接返回引用。如下例所示。

// 用字面量创建的字符串，会先在字符串常量池中查找，如果有相同的，就返回引用  
String s1 = "Hello World";  
String s2 = "Hello World";  
System.out.println("s1 == s2 ? " + (s1 == s2));// true  
  
// 用 new String() 创建的字符串会创建在堆内存上  
String s3 = new String("Hello World");  
System.out.println("s1 == s3 ? " + (s1 == s3));// false

对字符串的操作

对字符串的操作可以分为以下几类：

创建：

String s1 = "Hello World";//字面量直接创建
String s2 = new String("Hello World");//new 一个 String，放在堆上
String oneStr = String.valueOf(1);// 用其他数据类型转换创建

拼接：

// 用 + 号拼接
String s1 = "Hello" + " World";

拆分：

// 按指定字符串切分
String str = "apple,banana,cherry";  
String[] parts = str.split(",");  
for (String part : parts) {  
    System.out.println(part);  
}

子字符串：

substring 函数，传入开始和结束位置，截取位置左闭右开原则，即包含开始位，不包含结束位置

String str = "Hello, world!";  
String subStr = str.substring(7);  
System.out.println(subStr);  // 输出：world!
String subStr = str.substring(7, 12);
System.out.println(subStr); // 输出：world

查找：

String str = "Hello";  
System.out.println(str.contains("ll"));//true  
System.out.println(str.startsWith("H"));//true  
System.out.println(str.endsWith("o"));//true  
// 定位字符位置  
System.out.println(str.indexOf("l"));//2  
System.out.println(str.lastIndexOf("l"));//3  
// 从位置获取  
System.out.println(str.charAt(0));//H  
System.out.println(str.charAt(str.length() - 1));//o

替换修改：

String str = "Hello";  
System.out.println(str.replace("H","h"));//hello  
System.out.println(str.replace("llo",""));//He，用来删除
System.out.println(str.replaceAll("[a-z]", ""));//H，删除所有小写字母

格式化：

String formattedString = String.format("Integer: %d", 2);
System.out.println(formattedString);  // 输出：Integer: 42

大小写转换：

String str = "Hello";  
System.out.println(str.toLowerCase());//hello  
System.out.println(str.toUpperCase());//HELLO

去除指定字符：

System.out.println("  hello  ".trim());//hello

StringBuilder 和 StringBuffer 的用法

因为 String 一经创建就无法修改，对于需要频繁修改字符串时，应当使用 StringBuilder 和 StringBuffer。

StringBuilder 线程不安全，但是效率高，适合单线程情况下使用
StringBuffer 线程安全，适合多线程修改同一个字符串的情况

具体的实现原理可以查看后文的源码分析部分。

StringsUtils 工具库

StringsUtils 是 Apache 的字符串处理工具库，封装常见的字符串复杂处理。并且 null 安全（即传入的字符串为 null，也不会导致 Null Point Exception）。

IsEmpty 判断字符串是否为空字符串，即""
IsBlank - 检查字符串是否为空白字符串，例如"\n\t"这种空白字符串返回 true
Trim/Strip - 删除前导和尾随空格
Equals/Compare - 以一种空安全的方式比较两个字符串
startsWith - 以一种 null 安全的方式检查字符串是否以前缀开头
endsWith - 以一种 null 安全的方式检查字符串是否以后缀结尾
IndexOf/LastIndexOf/Contains - null 安全的索引检查
IndexOfAny/LastIndexOfAny/IndexOfAnyBut/LastIndexOfAnyBut - 检索一组字符串中的任何一个的索引
ContainsOnly/ContainsNone/ContainsAny - 检查字符串是否仅包含/不含/包含任何这些字符
Substring/Left/Right/Mid - 空安全的子串提取
SubstringBefore/SubstringAfter/SubstringBetween - 相对于其他字符串的子串提取
Split/Join - 将字符串拆分为子字符串数组，反之亦然
Remove/Delete - 删除字符串的一部分
Replace/Overlay - 在字符串中搜索并用另一个字符串替换
Chomp/Chop - 删除字符串的最后一部分
AppendIfMissing - 如果不存在，则在字符串末尾附加后缀
PrependIfMissing - 如果不存在，则在字符串开头添加前缀
LeftPad/RightPad/Center/Repeat - 填充字符串
UpperCase/LowerCase/SwapCase/Capitalize/Uncapitalize - 更改字符串的大小写
CountMatches - 计算一个字符串在另一个字符串中出现的次数
IsAlpha/IsNumeric/IsWhitespace/IsAsciiPrintable - 检查字符串中的字符
DefaultString - 防止空输入字符串
Rotate - 旋转（循环移位）字符串
Reverse/ReverseDelimited - 反转字符串
Abbreviate - 使用省略号或另一个给定的字符串缩写字符串
Difference - 比较字符串并报告它们的差异
LevenshteinDistance - 将一个字符串变为另一个字符串所需的改变次数

源码分析

String

String 类是 final 的，是不可变的

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    }

StringBuilder 和 StringBuffer

StringBuilder 和 StringBuffer 类，主要方法就是添加字符串的 append，两者都继承自 AbstractStringBuilder。append 的主要实现在父类中。StringBuilder 和 StringBuffer 中的 append 都是调用父类的方法，只是 StringBuffer 为了线程安全，每个方法都使用了 synchronized 加锁。

StringBuilder 线程不安全

@Override
public StringBuilder append(CharSequence s) {
    super.append(s);
    return this;
}

StringBuffer 是线程安全的，可以看到所有的 append 方法中都使用了 synchronized 关键字

@Override
public synchronized StringBuffer append(CharSequence s) {
    toStringCache = null;
    super.append(s);
    return this;
}

参考资料

What is Java String Pool?

摘要#

String 核心知识点#

对字符串的操作#

StringBuilder 和 StringBuffer 的用法#

StringsUtils 工具库#

源码分析#

String#

StringBuilder 和 StringBuffer#

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