《Java从入门到失业》第四章：类和对象（4.2）：String类

4.2String类

       这一节，我们学习第一个类：String类。String翻译成汉语就是“字符串”，是字符的序列。我们知道，在Java中，默认采用Unicode字符集，因此字符串就是Unicode字符的序列。例如字符串“Java大失叔”，就是由7个Unicode字符‘J’、‘a’、‘v’、‘a’、‘大’、‘失’、‘叔’组成。在JDK中，把字符串抽象成一个类String提供给我们使用。String类在java.lang包中。

4.2.1构造String对象

　　上面我们说了，想看电视得先买一台电视，电视在出厂的时候厂家会初始化它的状态。想使用String类，得先得到一个String的对象，然后指定属性的初始状态，然后才能使用它。得到对象的过程，叫做构造对象。在Java中，我们用构造器（constructor）来构造实例，构造器其实是一种特殊的方法，用来构造并初始化对象。我们采用在构造器前面加上new关键字来实现，例如：

new 构造器();

我们查看String类的API文档（怎么查这里不再赘述），构造方法截图如下：

发现String类的构造方法有几个特点：

• 足足有15个构造方法
• 有的方法上标有Deprecated，这个标签的含义是不推荐使用，将来在新版本中可能会移除
• 构造方法的名字和类名相同

构造方法的名字和类名相同，这是Java构造器的特点，也是规定。我们挑选其中一个构造方法：String(char[] value)

我们看到，这其实就是用一个char数组来构造一个字符串，那么首先我们得有一个char数组才行，例如我们想要得到一个字符串“Java大失叔，你真棒”。那么代码如下：

char[] a = { 'J', 'a', 'v', 'a', '大', '失', '叔', '，', '你', '真', '棒' };  
String s = new String(a);  
System.out.println(s);// 结果输出：Java大失叔，你真棒 

事实上，由于String太常用了，Java给我们提供了更加简便的构造方法，直接用双引号将一段字符序列包起来，就得到了一个String的实例：

String s = "Java大失叔，你真棒";  

OK，我们得到了一个String对象了，下面我们来使用这个对象。我们可以看到，API中有几十个方法，我们挑选一些常用的演示一下。

4.2.2代码点和代码单元

       首先，我们回忆一下关于char和Unicode的知识。Unicode定义了U+0000到U+10FFFF一共1114112个码位（code point），英文直译为代码点。一个代码点表示一个字符。char是用来存放UTF-16编码中的一个代码单元（code unit），即2个字节。平面0的代码点用一个代码单元即一个char就可以表示，其余的代码点需要用2个代码单元即2个char才能表示。

       我们知道Stirng是Unicode字符的序列，但是底层的实现实际上是用char构成的。String类提供了一些关于代码点和代码单元相关的方法，请看下面摘抄的几个方法：

我们想获得字符的数量（即代码点的数量），需要用codePointCount方法，而length方法返回的是char的数量（即代码单元的数量）。调用对象的方法很简单，用如下形式：

对象.方法()；

代码示例如下：

String s = "大失叔喜欢打麻将??????";//  
System.out.println("字符串s的代码单元数量为：" + s.length());  
System.out.println("字符串s的代码点数量为" + s.codePointCount(0, s.length())); 

输出结果：

字符串s的代码单元数量为：20  
字符串s的代码点数量为：14 

我们可以看到，对于??????，这6个字符，每个字符占用2个代码单元，所以length方法的结果是20，而codePointCount方法的结果是14。

       我们再看看后面2个方法，这应该就相对简单了，一个是返回index处的代码单元，一个是返回index处的代码点。我们直接看代码：

String s = "大失叔喜欢打麻将??????";//  
int c = s.charAt(8);// 把char赋值给一个int，对应这个代码单元对应的十进制，结果是55356，十六进制为0xD83C
int d = s.codePointAt(8);// 结果是126976，十六进制为0x1F000 

4.2.3对象与变量

       上面我们看到，创建出来一个String对象，一般我们会赋值给一个变量。那么对象和变量之间有什么关系和区别呢？我们先看几行代码：

String a; 
String b;
a = "大失叔喜欢打麻将";  
b = a;

这几行代码，会涉及到下面一些行为：

• 第1、2行，我们定义了2个String类型的变量a和b。这时候Java会在内存中分别分配一块空间给a和b，但是这时候这2块内存空间中没有存放任何值。
• 第3行，我们把一个字符串赋值给变量a。Java会在内存中分配一块空间，存放这个字符串，然后把这块空间的地址存放到变量a的内存空间中。
• 第4行，把变量a赋值给b，相当于把变量a内存空间中的地址存放到变量b的内存空间中，这时候a和b同时指向字符串“大失叔喜欢打麻将”对应的内存空间。

我们用一张图示意如下：

我们需要牢牢记住一点：在Java中，任何对象的值都是存放在堆内存中的，而对象类型的变量对应的内存中保存的是对象的内存地址，我们称之为对象引用。因此new操作符返回的结果其实是一个引用。

       我们可以显式的把一个对象变量设置为null，这时候该变量的内存存放的将是空值，表明它不引用任何对象。如果我们对一个值为null的变量进行方法调用，程序在运行时则会抛出异常。

4.2.4字符串拼接

       在Java中，字符串的拼接有一种很简单的方法，就是用加号（+）连接两个字符串，结果会构造出一个新的字符串对象。我们看代码：

String a = "Java大失叔";  
String b = "喜欢打麻将";  
String c = a + b;  
System.out.println(c);// 结果将输出："Java大失叔喜欢打麻将"

在这段代码中，堆内存中将会分配3块空间，分别对应字符串"Java大失叔"、"喜欢打麻将"、" Java大失叔喜欢打麻将"。我们用一张图来演示这个过程：

我们还可以将一个字符串和一个非字符串用+连接起来，这时候非字符串对象会被转换为字符串（具体如何转换，后续会详细探讨）。例如：

String a = "Java大失叔卡里只有";  
int b = 200;  
String c = "元钱了";  
System.out.println(a + b + c);// 结果将输出：Java大失叔卡里只有200元钱了

String类的API中还提供了一个方法concat用来拼接字符串，方法摘抄如下：

使用起来也很简单，代码如下：

String a = "Java大失叔";  
String b = "喜欢打麻将";  
String c = a.concat(b);  
System.out.println(c);// 结果将输出：Java大失叔喜欢打麻将

　　有的时候，需要将很多个字符串拼接成一个大字符串，这时，如果用+的方式，不是很合适了。因为用+的方式，每次都会构建一个新的对象，比较耗时，还占内存，效率比较低。好在Java提供了另外一种方式，就是采用StringBuilder类和StringBuffer类。一般情况下我们都会采用StringBuilder类，因为它的效率略高。而Stringbuffer类是线程安全的，关于线程会在后面专门讨论。这2个类的API几乎完全一样。用StringBuilder非常简单，代码演示如下：

StringBuilder sb = new StringBuilder();// 首先构建StringBuilder对象  
sb.append("Java");// 然后用append方法添加小字符串  
sb.append("大失叔");  
sb.append("太帅了");  
String s = sb.toString();// 最后调用toString()方法，返回一个字符串对象  
System.out.println(s);// 结果将输出：Java大失叔太帅了

其实append方法返回的依然是StringBuilder对象，因此还可以采用一种更为简洁的方式：

String s = new StringBuilder().append("Java").append("大失叔").append("太帅了").toString();  
System.out.println(s);// 结果将输出：Java大失叔太帅了

关于加号、concat、StringBuilder这三者的比较，笔者给出如下结论：

1. 对于拼接少量的字符串，用哪种方式都差不多，加号书写起来更加方便。笔者几乎没用过concat方法。
2. 加号和StringBuilder都可以拼接非字符串类型（可以查看API，有很多个append方法）。
3. 对于需要拼接多个字符串的时候，强烈建议使用StringBuilder。（笔者在早年编写一个网络程序的时候，吃过亏）

4.2.5字符串截取和比较

       关于字符串还会经常使用比较和截取的方法，先列出方法如下：

我们经常会比较一个字符串是否以某个字符串开头或结尾，代码如下：

String a = "Java大失叔";  
boolean b1 = a.startsWith("Java");// 结果为true  
boolean b2 = a.startsWith("java");// 结果为false  
boolean b3 = a.endsWith("叔");// 结果为true  

　　有时候，经过网络传输后的字符串经常前后会带一些空白，眼睛又看不见，很不利于比较，会用trim方法去掉前后的空白：

String a = "   Java大失叔       ";  
String b = a.trim();  
System.out.println(b);// 结果将输出：Java大失叔 

需要注意，这里的空白指的是Unicode编码小于或等于”\u0020”的字符。

       对于字符串的截取，用subString方法将非常方便：

String a = "Java大失叔 ";  
String b = a.substring(4);// 结果是：大失叔  
String c = a.substring(2, 6);// 结果是：va大失

这里要注意的是，返回的结果字符串是包括beginIndex位置的代码单元，但是不包括endIndex位置的代码单元。

       比较2个字符串是否相等，用equals方法，如果相等返回ture，否则返回false。如果想不区分大小写比较是否相等，则可以使用equalsIgnoreCase方法。表达式为：

a.equals(b)

其中，a和b即可以是变量，也可以是字符串常量。

String a = "Java大失叔";  
String b = "java大失叔";  
System.out.println(a.equals(b));// 结果为false  
System.out.println(a.equalsIgnoreCase(b));// 结果为true
System.out.println("JAVA大失叔".equalsIgnoreCase(b));// 结果为true

这里需要特别注意，千万不能用==运算符来比较2个字符串是否相等。因为==运算符比较的是2个字符串是否存放在同一个内存位置上。但是事实上，对于2个字符内容完全一样的字符串，是很有可能存放在不同的内存空间的，因此用==比较结果将为false。这个问题Java新手经常会犯。

　　最后我们很容易发现，String的API中没有提供修改字符串内容的方法。这其实是因为String类被定义为final的（关于final后面也会介绍），我们看一下String的源代码（在Eclipse中，可以很轻松的查看源代码，鼠标移动的任意一个String字符上，按住Ctrl键后，点击鼠标左键）：

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

用final修饰一个类后，这个类的对象将不能被修改。

       String类提供了50个多个方法，这些方法都很有用，但是我们不可能记住所有的方法名和参数要求，这里还有一个Eclipse的小技巧，当我们敲完变量名加“点”后，Eclipse会自动弹出提示，或者还可以用Ctrl+/自动补全，如下图：