Java String

博主： MyWifeAsuna
发布时间：2021 年 12 月 09 日
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分类：笔记

说明

这是一个完善了但又不完善的笔记，或许以后会更新

可以参考但请务必超越

源文件

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认识String类

什么是字符串？使用双引号引起来的内容。"abc" ,"a" - 只有一个字符的字符串

什么是字符？使用单引号引起来的内容。'a'

注意，在Java当中没有所谓的以\0结尾。

在C语言里面，是没有字符串这种数据类型的。在C++和Java里面有了

1.创建字符串

//方式一
String str1 = "ababcabcd";
//调用构造方法进行构造对象

//方式二
String str2 = new String("hello");


//方式三
char[] chars = {'a', 'b', 'c'};
String str3 = new String(chars);

查看方法

可以在Java开发手册中搜索，也可以在idea中点开String查看

在开发手册中写好了构造方法

在idea中快捷键alt+7查看

2.字符串底层代码及内存图

现在可以看到String的构造方法，还有字段，这里我们要注意其中2个字段

private final char value[];
private int hash;

当我们new一个新的String对象时，就会在逻辑上产生这样一个类似链表节点的东西

2.1 查看构造方法

接下来的内容可能会有点烧脑，但是不影响正常的理解

能看懂理解最好，看不懂理解不来也没关系

那么，我们将利用上面的信息，来逐步查看String底层的内容，以及内存图等

方式一的创建方式应该不用多讲，直接就通过构造方法创建并初始化嘛。接下来看看剩下两种

String str2 = new String("hello");

点开这个对象String

我们可以看到生成了一个value和一个hash，现在还看不懂，后面画图就可以理解了

还有一个字符数组

char[] chars = {'a', 'b', 'c'};

把他转换成字符串

String str3 = new String(chars);

点开这个新的对象，可以看到这是一个char []的构造方法，当然在Java中规定了写法是char value[]，可以不用管

意思是把所有的数组内容通过Arrays.copyOf拷贝一份新的给value

点开copyOf可以看到是有新生成一个数组的

2.2 字符串引用指向

我们再来看一个代码

String str1 = "hello";
String str2 = str1;

这个意思很好理解吧，内存布局就是这样的

说明str1和str2在引用同一个对象

现在str2指向别处，当然是不会影响str1

str2 = "world";
System.out.println(str1 + str2);

问题一

既然str1和str2都指向一个"hello"，那么可不可以通过修改str2来修改"hello"？

答案是不可以的

双引号引起来的内容属于字面值常量，str2 = "world"只是修改了指向

不是说传引用就能改变实参的值。要看这个引用做了什么

更深层次的内容接下来再看

2.3 字符串常量池

上面的问题有一个点，双引号引起来的内容属于字面值常量

那么我们来看下面的问题

现在让str1和str2各自新建对象

String str1 = "hello";
String str2 = new String("hello");
System.out.println(str1 == str2);

这个时候str1和str2相等吗？

根据上面引用指向的图，可以知道str1和str2是2个引用，2个引用当然是不相等的

注意，虽然引用不相等，但是我们看双引号引起来的hello

字符串常量嘛。那这2个"hello"，是不是相等呢？

常量池简述

通常会听到3个常量池。会涉及到JVM的内容，JVM以后或许会讲，现在先简单讲述一下常量池

Class文件常量池：程序编译好后会产生字节码文件，比如int a = 10;这里的10就在Class文件常量池中。存放在磁盘上。
运行时常量池：当程序把编译好的字节码文件加载到JVM后，会生成一个运行时常量池[方法区]、实际上就是Class文件常量池从磁盘上加载到方法区。
字符串常量池：主要存放字符串常量，本质上是一个哈希表。StringTable。双引号引起来的字符串常量。

从JDK1.8开始，字符串常量池放在了堆里面。也就是说以后由堆来维护这个哈希表。

池

什么是池？

以后或许会接触到数据库连接池，线程池

他的意义是提高效率

池子嘛，当用的时候就用现成的，抽象出一个池子，仓库一般不流动，需要自己去找。池子就自动流动，自动存储，所以就会自动帮我们完成一些固定的内容。

哈希表

哈希表：是一种数据结构

如何去查找到一个关键字，一般有2种方法

顺序查找：通过关键字一个一个来比较，时间复杂度可能高达O(n)
排序+二分查找

哈希表呢，在存储数据的时候，会根据一个映射关系进行存储。如何映射，需要设计一个函数，也就是哈希函数。

假设现在有这么一组数据，要存放到长度为10的一个空间。

1、11、2、22、4、44、5、55、9、99

那么就可以设计一个函数，假设就根据key % len来存储

当放进去第一个值，第二个值会和第一个值出现冲突时，就会使用链表顺序挂到后面，每一个数据就是一个节点。取的时候也就是这样取的

这里借鉴百度百科的内容，可以自行查看下百度百科给出的图片

散列表（Hash table，也叫哈希表），是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。

在数据结构中，还会再讲相关内容

使用哈希表，最快可以达到O(1)

2.4 验证存储

上面的一大堆概念，足以证明2个"hello"其实是一个存放在哈希表里的数据

我们现在已知2个引用str1和str2是不相等的

那么，我们就来看看2个"hello"在内存中的存储吧

前面有说，从JDK1.8开始，字符串常量池放在了堆里面。

那么我们首先可以把哈希表画出来

String str1 = "hello";

那么第一个"hello"在哈希表中应当是这样存储的

会生成哈希值
会有next域来链接下一个节点
新产生了一个对象

根据上面3个点，可以画出这样的str1

注意虽然比较绕，但是还是很好理解的

str1新创建的对象由哈希表通过节点来管理，有下一个节点就接着链接

那么str2就较为简单了

首先检查哈希表中存在"hello"，那么就直接给到str2的对象就好了。但是可以看到str2就需要产生2个对象

调式

我们直接打个断点调试一下

可以看到value值是一样的，也验证了上面画的图是对的

2.5 openJDK

关于最底层的JVM源代码，实际上应该是没有方法可查看的，因为不开源

如果想查看，可以查看openJDK的内容

具体方法这里就不讲了，网上搜索多得是，也很简单

2.6 其他比较（重要）

我们前面用str1和str2的比较来讲了常量池，哈希表

str1和str2的比较当然可以有其他的几种情况

String str1 = "hello";
String str2 = "hello";

这个很容易理解，就是把"hello"直接给到2个引用

关键来了，还有这样一种情况

String str1 = "hello";
String str2 = "he" + "llo";

这时str1还等于str2吗

答案是相等

把双引号中的内容分成两部分，这两部分也都是常量。编译的时候就已经确定好了是一个整体

也很好验证，我们查看一下字节码文件

既然前面分开也是2个常量，那么

String str3 = "he";
String str4 = str3 + "llo";
System.out.println(str1 == str4);

这种情况自然也就是不相等了，因为str3是变量，在编译的时候不知道是什么

最后，还有一种情况

String str1 = "11";
String str2 = new String("1") + new String("1");

结合前面的内容，可以知道str1和str2不相等

看这里的字节码文件，有一个StringBuilder.append方法，实际上就是通过这个方法来新创建了一个对象来保存2个1

StringBuilder后面还会讲

先来把这个图画一下加深理解

因为不知道StringBuilder，所以看起来很复杂，其实也确实很复杂。但一步一步顺着来，逐渐理解就能明白了

哈希表会存一个1
str2创建了2个对象，每个对象的value都引用一个1
StringBuilder把2个1合成11，使用val指向11
StringBuilder通过toString方法再创建一个对象，其中的value也指向11，让str2引用这个对象

一步一步理解后，发现其实还是很简单。当然也完全不用研究这么深入，str1和str2就是2个引用，他们不相等

手动入池

前面最后一种情况，StringBuilder虽然合成了一个11，但是并没有入池，直接用toString创建了一个对象让str2引用

那么接下来可以用这样一个方法

intern();//当常量池没有的时候就会入池

这个方法就是手动入池

意思就是我们手动的把他放到哈希表里嘛

假设现在str1和str2换了位置，池子里没有11

String str2 = new String("1") + new String("1");
str2.intern();
String str1 = "11";

这个时候，str1就和str2相等了

注意，如果不换顺序，池子里已经有了11，自然就不会再入池了，那必然还是false

3.理解字符串不可变

前面刚啃下一大块难搞的内容

接着就又来一大块

String str1 = "hello";
String str2 = "world";

一般情况，其实是无法修改字符串中的内容的，比如把str1的"hello"改成"Hello"

还有str1和str2的拼接

String str = str1 + str2;

虽然打印出来是拼接在了一起，但是其实并没有改变任何一个字符串

字符串是一种不可变对象。它的内容不可改变。
String类的内部实现也是基于char[]来实现的，但是String类并没有提供set方法之类的来修改内部的字符数组。

错误的拼接

经常会见到这样的代码

String str = "abc";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    str += i;
}
System.out.println(str);

在abc后面拼接上0123456789，虽然使用for循环做到了，但是每一次的循环，都会new一个新的对象

我们可以查看一下字节码文件

12-42是循环，虽然现在还没讲StringBuilder，但是我们现在就可以知道，所有的拼接，都会优化为StringBuilder。和前面的11一样，调用append方法，toString方法

每一次new对象，时间和空间都是有花销的

现在我们再来想，想要改变一个字符串"hello"的首字母，或者给字符串拼接，其实并不是很容易。那有没有什么办法可以解决这个问题呢？

常见办法

我们可以借助原字符串，创建新的字符串

str1 = "H" + str1.substring(1);

一般来说使用Java提供的substring方法即可修改

还有一种方法，要比较厉害

反射

我们前面看到过String的value字段

他是private封装起来的

反射，可以破坏封装，访问一个类内部的private成员

我们在过安检的时候，安检机器能透视看到行李箱中的RPG-7火箭筒，反射就是能获取到类中的属性

public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
    String str = "hello";
    Class<?> c1 = String.class;
    // 获取 String 类中的 value 字段. 这个 value 和 String 源码中的 value 是匹配的. 
    Field valueField = String.class.getDeclaredField("value");
    // 将这个字段的访问属性设为 true
    valueField.setAccessible(true);
    // 把 str 中的 value 属性获取到. 
    char[] value = (char[]) valueField.get(str);
    // 修改 value 的值
    value[0] = 'H';
}

可以看到，反射就相当于是一个“bug”存在，当然不是真的bug。这里也只是作为了解内容，了解即可

关于反射
反射是面向对象编程的一种重要特性，有些编程语言也称为“自省”。
指的是程序运行过程中，获取/修改某个对象的详细信息（类型信息，属性信息等），相当于让一个对象更好的“认清自己”。

Java中使用反射比较麻烦一些。后面或许会详细介绍反射的具体用法。

为什么String要不可变?(不可变对象的好处是什么?)
方便实现字符串对象池。如果String可变。那么对象池就需要考虑何时深拷贝字符串的问题了。
不可变对象是线程安全的。
不可变对象更方便缓存hash code，作为key时可以更高效的保存到HashMap中。

关于字符串拼接

前面涉及到了这么多的StringBuilder，也看到了使用for循环拼接其实很不合适

到本篇文章后面，就会详细的讲，到底如何来进行拼接

4.字符与字符串

字符与字符串的转换，可以通过构造方法和普通方法来转换

构造方法

public String(char value[])

public String(char value[], int offset, int count)

两种构造方法

char[] val = {'a', 'b', 'c' };
String str = new String(val);

第一个就不用多说了，直接传进去就好了

第二个还有offset和count2个参数

一个是偏移量，一个是个数

char[] val = {'a', 'b', 'c' };
String str = new String(val, 1, 1);

`charAt`

public char charAt(int index)

获取某个下标的字符。当然记得不要越界，否则就会抛异常

很好理解

String str = "hello";
char ch = str.charAt(2);

`toCharArray`

String str = "hello";
char[] chs = str.toCharArray();

把字符串变成字符数组嘛

判断字符

给定一个字符串，判断其中是否包含数字（或字母）

很简单，普通的判断方法就不多说了，这里讲一个Character.isDigit()方法，之后可以自己查一下Character

public static boolean Func(String str) {
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        char c = str.charAt(i);
        boolean flg = Character.isDigit(c);
        //判断某个字符是不是数字
        if (flg == false) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

5.字节与字符串

不用多说，自然还是有构造方法和普通方法

构造方法

byte[] bytes = {97, 98, 99, 100, 101};
String str = new String(bytes, 1, 1);

最直接的构造方法就不说了，因为很简单，下面都会讲带参数的

这里有一个点需要注意，如果我们把后面2个参数中间的逗号去掉，就会变成调用2个参数的构造方法，而恰巧，String是有这样的方法的

可以看到String被划了横线，我们点进去看看

@Deprecated

注意这个注解，这个注解的意思是过时，意思是这个构造方法已经过时了，没用了

`getBytes`

String str = "abc";
byte[] bytes = str.getBytes();

就很简单，字符串转字节，abc就转换ASCII码值

byte[] bytes = str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
byte[] bytes = str.getBytes("utf-8");

可以给一个参数，指定编码

注意下面给编码的方式需要声明异常

throws UnsupportedEncodingException

当然还可以有其他的编码方式，比如GBK。注意，同样的字符串不同的编码个数甚至都不相同

小结

那问题来了，什么时候用byte[]?什么时候用char[]呢？

byte[]是把String按照一个字节一个字节的方式处理，这种适合在网络传输，数据存储这样的场景下使用。更适合针对二进制数据来操作。
char[]是把String按照一个字符一个字符的方式处理，更适合针对文本数据来操作，尤其是包含中文的时候。

6.字符串常见操作

大多都是重载方法，这可以理解吧

String有那么多的构造方法，都也是重载

字符串比较

字符串的比较，前面做例子，对于引用都用的是==

其实这是不太好的，一些公司就强制规定了必须使用equals

字符串的比较，一般只有2种比较

真假比较（内容）
大小比较

`equals`

点开String的equals看一下嘛

比较规则：先比较地址，地址相同那就直接返回true。地址不同再看类型，长度，最后再看内容是否相同

idea在前面有显示这样一个图标

点击他可以跳转到这里

那么意思就很明确了，如果String没有重写equals的话，那么比较的就是地址，而不是其中的字符

举个栗子可以看到返回的一定是布尔类型

String str1 = "abcde";
String str2 = "hello";
System.out.println(str1.equals(str2));

如果地址相同那就直接返回true

String str2 = str1;
System.out.println(str1.equals(str2));

当然，还要注意空指针异常。任何一个引用调用方法一定要预防空指针异常。

`equalsIanoreCase`

前面这是真假比较，还有大小的比较

String str1 = "abc";
String str2 = "Abc";
System.out.println(str1.equalsIgnoreCase(str2));

忽略大小写比较，那么他们就是一样的

如果去掉IgnoreCase，那自然是不一样的

`compareTo`

在面向对象的时候讲到过Comparable接口

现在查看一下String

可以看到也是实现了Comparable接口的

String str1 = "abc";
String str2 = "Abc";
str1.compareTo(str2);

那就是str1-str2嘛，a的码值是97，A的码值是65

返回值有三种情况，因为相减嘛

大于0、等于0和小于0

字符串查找

字符串查找就只有普通方法了，肯定不能new对象的时候就查找吧，什么都没有找什么

`contains`

public boolean contains(CharSequence s)

看一下参数，CharSequence

String str = "ababcabcd";
String tmp = "abc";
str.contains(tmp);

现在传一个字符串发现他是没有报错的，这是为什么？

还是看String

哦，实现了CharSequence这个接口，那就可以接收了

contains返回值是一个布尔类型，那么我们接收打印一下

说明str是有包含tmp的

`indexOf`

类似于C的strstr - KMP算法

关于KMP算法，这里推荐可以看博哥的视频，非常详细易懂

【完整版】终于有人讲清楚了KMP算法，Java语言C语言实现

如果存在的话，返回起始下标

String str = "ababcabcd";
String tmp = "abc";
str.indexOf(tmp);

也可以给一个参数从指定下标开始找

`lastIndexOf`

字面意思，从后向前找

还是用上面indexOf的例子

那要是从下标4开始找

`startsWith`

判断开头

意思是判断是否是以某个字符开头

这就很简单了

也可以给个偏移量参数，开始找

`endsWith`

那自然就是判断结尾

注意结尾就没有其他方法了，都结尾了嘛，开头可以从半路开头，结尾不能半路结束

字符串替换

只有这4种情况，一一解读一下

首先

只要是返回String的，那一定是返回了新的对象，而不是在原本的对象做操作

他一定是new了一个新对象

`replace`

String ret = str.replace('b', 'd');

注意一定要接收

所有的b都被替换成了d

当然还有第二种

CharSequence接口刚在前面讲了

那这里意思就是可以传字符串

ad全部替换成了cc

`replaceAll`

字面意思，替换所有

那就和不带All的版本一样嘛，只不过看参数只能传字符串。当然单个字符的字符串也算字符

`replaceFirst`

字面意思那就是只替换第一个呗，单个和多个字符的字符串都可以

字符串拆分

字符串的拆分只有一个sqlit，可以将一个完整的字符串按照指定的分隔符划分为若干个子字符串

我们在查看网页的时候，很多网页网址的组成会有很多的参数

这个时候我们就可以通过拆分来取得其中的关键字

`split`

现在来拆分一行信息

public static void main(String[] args) {
    String str = "name=kirito&age=18";
    String[] strings = str.split("&");
    for (String s : strings) {
        String[] ss = s.split("=");
        for (String sss : ss) {
            System.out.println(sss);
        }
    }
}

先通过&把name和age拆分，再通过=把其中的内容也拆分。foreach循环拆分最后打印

注意，有返回值，是数组

比较特殊的情况，拆分IP地址

127.0.0.1

如果我们直接按.来拆分，就会出现转义的问题，具体问题需要具体计算。

字符"."，"|"，"*"，"+"都得加上转义字，前面加上"\"。
而如果是"\"，那么就得写成"\\\\"，就得数着凑齐。
如果一个字符串中有多个分隔符，可以用"|"作为连字符。

public static void main(String[] args) {
        String str = "127.0.0.1";
        String[] strings = str.split("\\.");
        for (String s : strings) {
            System.out.println(s);
        }
    }

split还可以分组拆分

输入想要分成的组数即可，但是不是均匀分组的。只要分好了就算完成，分的多了也没用，最多能分几组就几组

字符串截取

（提取子串）

截取就很简单了嘛，要么就直接截到尾也就是截成两半，要么就选取中间部分截取

`substring`

一个参数就是截到尾，两个参数就是截一部分

public static void main(String[] args) {
    String str = "abcdefg";
    String sub = str.substring(3);
    System.out.println(sub);
}

截一部分，注意Java左闭右开（前闭后开）

public static void main(String[] args) {
    String str = "abcdefg";
    String sub = str.substring(3, 5);
    System.out.println(sub);
}

其他操作方法

trim()：去掉左右空格，保留中间空格

toUpperCase()：字符串转大写

toLowerCase()：字符串转小写

以上三种其实在一些情况以及见过了，比如输入验证码不区分大小写等

intern()：字符串入池操作，前面手动入池就是用的这个

concat()：字符串拼接，拼接后的字符串不会入池

length()：获取字符串长度，就不用多说了吧。注意哦使用字符串的方法时是需要带括号的！

isEmpty()：判断是否为空字符串，注意不是null，是长度为0。""是空字符串，null就是null，" "注意这是有空格的字符串。

注意！返回值！有返回值为String的，基本都是new了新的，注意接收！

7.`StringBuffer`和`StringBuilder`

注意，这两个数据类型和String，这是三种不同的数据类型

从内部的方法上来说其实是大同小异的

`append`

先从StringBuilder讲起

StringBuilder sb = new StringBuilder();

初始化赋值都一样，那我们来打印下

StringBuilder sb = new StringBuilder("abc");
System.out.println(sb.toString());

注意，这里我们通过append来添加一些内容

sb.append(123);

注意这个方法的返回值，在前面String的众多方法当中，他们的返回值基本都是new了一个新的String

而append不同

他返回的是this，this是当前对象的引用嘛，那就是把要添加的内容直接返回给了当前对象，改变了当前对象，而不是像String的方法new了一个新的对象不改变原对象

这就很好理解了

甚至append还能连用

`String`和`StringBuilder`

现在知道了StringBuilder和append，那前面String做比较时源代码出现的StringBuilder和append就可以理解了

现在我们写个简单的代码来举栗

public static void main(String[] args) {
    String str = "abc";
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        str += i;
    }
    System.out.println(str);
}

这个代码的意思是String类型的字符串添加数字0到9

我们可以javap -c看看他的字节码文件

在for循环里，可以看到对字符串String类型的"abc"进行了如下操作

new了一个新的StringBuilder对象
调用无参数的构造方法
将当前String字符串的内容append添加进去
append(i)添加数字
toString()返回给String对象

好家伙，原来String靠的就是StringBuilder来进行操作

那如果直接写成StringBuilder的形式，应该是这样子

public static void main(String[] args) {
    String str = "abc";
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(str);
        sb.append(str).append(i);
        str = sb.toString();
    }
    System.out.println(str);
}

这是不是每次都要new一个StringBuilder对象呀，而且每次还要再进行append(str)，也太繁琐了

那优化一下应该是这样子

public static void main(String[] args) {
    String str = "abc";
    StringBuilder sb = new StringBuilder(str);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(str);
        sb.append(i);
    }
    str = sb.toString();
    System.out.println(str);
}

直接就把str先赋值进去，然后循环内部只使用append添加，最后再把添加好的值给str

小结

如果是在循环里面，进行字符串的拼接，尽量不要使用String。优先使用Stringbuffer和StringBuilder

那问题来了

Stringbuffer和StringBuilder有什么区别，前面已经讲了一个，那现在就剩下Stringbuffer需要讲

`StringBuffer`

从前面的内容，可以看到String其实没有很全面，比如append这个方法String就没有

还有字符串逆序

reverse()

String也没有

但是Stringbuffer和StringBuilder就有，可以自行查看

那么既然方法都有，区别在哪里呢？

随便找一个append方法

StringBuffer.append(String)：

StringBuilder.append(String)：

`synchronized`

首先，基本上所有的方法，Stringbuffer都要比StringBuilder多一个关键字synchronized

保证线程安全

什么意思呢？

当程序在运行的时候，synchronized就像一把锁。用的时候打开资源，不用的时候关闭资源。

举个不太恰当的栗子（没别的意思别乱想）

有个厕所，只有一个位置。一个名叫VR的老哥在里面解急，synchronized就像门锁保护了他的隐私。外面有再多的人也没关系。如果没有这道门，那其实很尴尬。

所以Stringbuffer一般都是多线程使用。StringBuilder是单线程使用。在大型的项目工作中，一般都是多线程。
在单线程的时候，不建议使用Stringbuffer。因为你就一个人写代码没事加锁解锁，其实也很费资源。

其他区别

除了前面提到String没有append和reverse，还有其他的方法String也没有

比如delete删除，insert等等

String和StringBuffer也不能直接转换。如果想要转换，可以采用如下原则：

String变为StringBuffer：利用StringBuffer的构造方法或append()方法。
StringBuffer变为String：调用toString()方法。

面试题

请解释String、StringBuffer、StringBuilder的区别：

（老经典了）

String的内容不可修改，StringBuffer与StringBuilder的内容可以修改。
StringBuffer与StringBuilder大部分功能是相似的。
StringBuffer采用同步处理，属于线程安全操作；StringBuilder未采用同步处理，属于线程不安全操作。

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最后修改：2021 年 12 月 09 日 08 : 04 PM

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MyWifeAsuna • 2021 年 12 月 09 日

说明

这是一个完善了但又不完善的笔记，或许以后会更新

可以参考但请务必超越

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认识String类

什么是字符串？使用双引号引起来的内容。"abc" ,"a" - 只有一个字符的字符串

什么是字符？使用单引号引起来的内容。'a'

注意，在Java当中没有所谓的以\0结尾。

在C语言里面，是没有字符串这种数据类型的。在C++和Java里面有了

1.创建字符串

//方式一
String str1 = "ababcabcd";
//调用构造方法进行构造对象

//方式二
String str2 = new String("hello");


//方式三
char[] chars = {'a', 'b', 'c'};
String str3 = new String(chars);

查看方法

可以在Java开发手册中搜索，也可以在idea中点开String查看

在开发手册中写好了构造方法

在idea中快捷键alt+7查看

2.字符串底层代码及内存图

现在可以看到String的构造方法，还有字段，这里我们要注意其中2个字段

private final char value[];
private int hash;

当我们new一个新的String对象时，就会在逻辑上产生这样一个类似链表节点的东西

2.1 查看构造方法

接下来的内容可能会有点烧脑，但是不影响正常的理解

能看懂理解最好，看不懂理解不来也没关系

那么，我们将利用上面的信息，来逐步查看String底层的内容，以及内存图等

方式一的创建方式应该不用多讲，直接就通过构造方法创建并初始化嘛。接下来看看剩下两种

String str2 = new String("hello");

点开这个对象String

我们可以看到生成了一个value和一个hash，现在还看不懂，后面画图就可以理解了

还有一个字符数组

char[] chars = {'a', 'b', 'c'};

把他转换成字符串

String str3 = new String(chars);

点开这个新的对象，可以看到这是一个char []的构造方法，当然在Java中规定了写法是char value[]，可以不用管

意思是把所有的数组内容通过Arrays.copyOf拷贝一份新的给value

点开copyOf可以看到是有新生成一个数组的

2.2 字符串引用指向

我们再来看一个代码

String str1 = "hello";
String str2 = str1;

这个意思很好理解吧，内存布局就是这样的

说明str1和str2在引用同一个对象

现在str2指向别处，当然是不会影响str1

str2 = "world";
System.out.println(str1 + str2);

问题一

既然str1和str2都指向一个"hello"，那么可不可以通过修改str2来修改"hello"？

答案是不可以的

双引号引起来的内容属于字面值常量，str2 = "world"只是修改了指向

不是说传引用就能改变实参的值。要看这个引用做了什么

更深层次的内容接下来再看

2.3 字符串常量池

上面的问题有一个点，双引号引起来的内容属于字面值常量

那么我们来看下面的问题

现在让str1和str2各自新建对象

String str1 = "hello";
String str2 = new String("hello");
System.out.println(str1 == str2);

这个时候str1和str2相等吗？

根据上面引用指向的图，可以知道str1和str2是2个引用，2个引用当然是不相等的

注意，虽然引用不相等，但是我们看双引号引起来的hello

字符串常量嘛。那这2个"hello"，是不是相等呢？

常量池简述

通常会听到3个常量池。会涉及到JVM的内容，JVM以后或许会讲，现在先简单讲述一下常量池

Class文件常量池：程序编译好后会产生字节码文件，比如int a = 10;这里的10就在Class文件常量池中。存放在磁盘上。
运行时常量池：当程序把编译好的字节码文件加载到JVM后，会生成一个运行时常量池[方法区]、实际上就是Class文件常量池从磁盘上加载到方法区。
字符串常量池：主要存放字符串常量，本质上是一个哈希表。StringTable。双引号引起来的字符串常量。

从JDK1.8开始，字符串常量池放在了堆里面。也就是说以后由堆来维护这个哈希表。

池

什么是池？

以后或许会接触到数据库连接池，线程池

他的意义是提高效率

哈希表

哈希表：是一种数据结构

如何去查找到一个关键字，一般有2种方法

顺序查找：通过关键字一个一个来比较，时间复杂度可能高达O(n)
排序+二分查找

哈希表呢，在存储数据的时候，会根据一个映射关系进行存储。如何映射，需要设计一个函数，也就是哈希函数。

假设现在有这么一组数据，要存放到长度为10的一个空间。

1、11、2、22、4、44、5、55、9、99

那么就可以设计一个函数，假设就根据key % len来存储

当放进去第一个值，第二个值会和第一个值出现冲突时，就会使用链表顺序挂到后面，每一个数据就是一个节点。取的时候也就是这样取的

这里借鉴百度百科的内容，可以自行查看下百度百科给出的图片

散列表（Hash table，也叫哈希表），是根据关键码值(Key value)而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。这个映射函数叫做散列函数，存放记录的数组叫做散列表。

在数据结构中，还会再讲相关内容

使用哈希表，最快可以达到O(1)

2.4 验证存储

上面的一大堆概念，足以证明2个"hello"其实是一个存放在哈希表里的数据

我们现在已知2个引用str1和str2是不相等的

那么，我们就来看看2个"hello"在内存中的存储吧

前面有说，从JDK1.8开始，字符串常量池放在了堆里面。

那么我们首先可以把哈希表画出来

String str1 = "hello";

那么第一个"hello"在哈希表中应当是这样存储的

会生成哈希值
会有next域来链接下一个节点
新产生了一个对象

根据上面3个点，可以画出这样的str1

注意虽然比较绕，但是还是很好理解的

str1新创建的对象由哈希表通过节点来管理，有下一个节点就接着链接

那么str2就较为简单了

首先检查哈希表中存在"hello"，那么就直接给到str2的对象就好了。但是可以看到str2就需要产生2个对象

调式

我们直接打个断点调试一下

可以看到value值是一样的，也验证了上面画的图是对的

2.5 openJDK

关于最底层的JVM源代码，实际上应该是没有方法可查看的，因为不开源

如果想查看，可以查看openJDK的内容

具体方法这里就不讲了，网上搜索多得是，也很简单

2.6 其他比较（重要）

我们前面用str1和str2的比较来讲了常量池，哈希表

str1和str2的比较当然可以有其他的几种情况

String str1 = "hello";
String str2 = "hello";

这个很容易理解，就是把"hello"直接给到2个引用

关键来了，还有这样一种情况

String str1 = "hello";
String str2 = "he" + "llo";

这时str1还等于str2吗

答案是相等

把双引号中的内容分成两部分，这两部分也都是常量。编译的时候就已经确定好了是一个整体

也很好验证，我们查看一下字节码文件

既然前面分开也是2个常量，那么

String str3 = "he";
String str4 = str3 + "llo";
System.out.println(str1 == str4);

这种情况自然也就是不相等了，因为str3是变量，在编译的时候不知道是什么

最后，还有一种情况

String str1 = "11";
String str2 = new String("1") + new String("1");

结合前面的内容，可以知道str1和str2不相等

看这里的字节码文件，有一个StringBuilder.append方法，实际上就是通过这个方法来新创建了一个对象来保存2个1

StringBuilder后面还会讲

先来把这个图画一下加深理解

因为不知道StringBuilder，所以看起来很复杂，其实也确实很复杂。但一步一步顺着来，逐渐理解就能明白了

哈希表会存一个1
str2创建了2个对象，每个对象的value都引用一个1
StringBuilder把2个1合成11，使用val指向11
StringBuilder通过toString方法再创建一个对象，其中的value也指向11，让str2引用这个对象

一步一步理解后，发现其实还是很简单。当然也完全不用研究这么深入，str1和str2就是2个引用，他们不相等

手动入池

前面最后一种情况，StringBuilder虽然合成了一个11，但是并没有入池，直接用toString创建了一个对象让str2引用

那么接下来可以用这样一个方法

intern();//当常量池没有的时候就会入池

这个方法就是手动入池

意思就是我们手动的把他放到哈希表里嘛

假设现在str1和str2换了位置，池子里没有11

String str2 = new String("1") + new String("1");
str2.intern();
String str1 = "11";

这个时候，str1就和str2相等了

注意，如果不换顺序，池子里已经有了11，自然就不会再入池了，那必然还是false

3.理解字符串不可变

前面刚啃下一大块难搞的内容

接着就又来一大块

String str1 = "hello";
String str2 = "world";

一般情况，其实是无法修改字符串中的内容的，比如把str1的"hello"改成"Hello"

还有str1和str2的拼接

String str = str1 + str2;

虽然打印出来是拼接在了一起，但是其实并没有改变任何一个字符串

字符串是一种不可变对象。它的内容不可改变。
String类的内部实现也是基于char[]来实现的，但是String类并没有提供set方法之类的来修改内部的字符数组。

错误的拼接

经常会见到这样的代码

String str = "abc";
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    str += i;
}
System.out.println(str);

在abc后面拼接上0123456789，虽然使用for循环做到了，但是每一次的循环，都会new一个新的对象

我们可以查看一下字节码文件

每一次new对象，时间和空间都是有花销的

现在我们再来想，想要改变一个字符串"hello"的首字母，或者给字符串拼接，其实并不是很容易。那有没有什么办法可以解决这个问题呢？

常见办法

我们可以借助原字符串，创建新的字符串

str1 = "H" + str1.substring(1);

一般来说使用Java提供的substring方法即可修改

还有一种方法，要比较厉害

反射

我们前面看到过String的value字段

他是private封装起来的

反射，可以破坏封装，访问一个类内部的private成员

我们在过安检的时候，安检机器能透视看到行李箱中的RPG-7火箭筒，反射就是能获取到类中的属性

public static void main(String[] args) throws NoSuchFieldException, IllegalAccessException {
    String str = "hello";
    Class<?> c1 = String.class;
    // 获取 String 类中的 value 字段. 这个 value 和 String 源码中的 value 是匹配的. 
    Field valueField = String.class.getDeclaredField("value");
    // 将这个字段的访问属性设为 true
    valueField.setAccessible(true);
    // 把 str 中的 value 属性获取到. 
    char[] value = (char[]) valueField.get(str);
    // 修改 value 的值
    value[0] = 'H';
}

可以看到，反射就相当于是一个“bug”存在，当然不是真的bug。这里也只是作为了解内容，了解即可

关于反射
反射是面向对象编程的一种重要特性，有些编程语言也称为“自省”。
指的是程序运行过程中，获取/修改某个对象的详细信息（类型信息，属性信息等），相当于让一个对象更好的“认清自己”。

Java中使用反射比较麻烦一些。后面或许会详细介绍反射的具体用法。

为什么String要不可变?(不可变对象的好处是什么?)
方便实现字符串对象池。如果String可变。那么对象池就需要考虑何时深拷贝字符串的问题了。
不可变对象是线程安全的。
不可变对象更方便缓存hash code，作为key时可以更高效的保存到HashMap中。

关于字符串拼接

前面涉及到了这么多的StringBuilder，也看到了使用for循环拼接其实很不合适

到本篇文章后面，就会详细的讲，到底如何来进行拼接

4.字符与字符串

字符与字符串的转换，可以通过构造方法和普通方法来转换

构造方法

public String(char value[])

public String(char value[], int offset, int count)

两种构造方法

char[] val = {'a', 'b', 'c' };
String str = new String(val);

第一个就不用多说了，直接传进去就好了

第二个还有offset和count2个参数

一个是偏移量，一个是个数

char[] val = {'a', 'b', 'c' };
String str = new String(val, 1, 1);

`charAt`

public char charAt(int index)

获取某个下标的字符。当然记得不要越界，否则就会抛异常

很好理解

String str = "hello";
char ch = str.charAt(2);

`toCharArray`

String str = "hello";
char[] chs = str.toCharArray();

把字符串变成字符数组嘛

判断字符

给定一个字符串，判断其中是否包含数字（或字母）

很简单，普通的判断方法就不多说了，这里讲一个Character.isDigit()方法，之后可以自己查一下Character

public static boolean Func(String str) {
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        char c = str.charAt(i);
        boolean flg = Character.isDigit(c);
        //判断某个字符是不是数字
        if (flg == false) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

5.字节与字符串

不用多说，自然还是有构造方法和普通方法

构造方法

byte[] bytes = {97, 98, 99, 100, 101};
String str = new String(bytes, 1, 1);

最直接的构造方法就不说了，因为很简单，下面都会讲带参数的

这里有一个点需要注意，如果我们把后面2个参数中间的逗号去掉，就会变成调用2个参数的构造方法，而恰巧，String是有这样的方法的

可以看到String被划了横线，我们点进去看看

@Deprecated

注意这个注解，这个注解的意思是过时，意思是这个构造方法已经过时了，没用了

`getBytes`

String str = "abc";
byte[] bytes = str.getBytes();

就很简单，字符串转字节，abc就转换ASCII码值

byte[] bytes = str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
byte[] bytes = str.getBytes("utf-8");

可以给一个参数，指定编码

注意下面给编码的方式需要声明异常

throws UnsupportedEncodingException

当然还可以有其他的编码方式，比如GBK。注意，同样的字符串不同的编码个数甚至都不相同

小结

那问题来了，什么时候用byte[]?什么时候用char[]呢？

byte[]是把String按照一个字节一个字节的方式处理，这种适合在网络传输，数据存储这样的场景下使用。更适合针对二进制数据来操作。
char[]是把String按照一个字符一个字符的方式处理，更适合针对文本数据来操作，尤其是包含中文的时候。

6.字符串常见操作

大多都是重载方法，这可以理解吧

String有那么多的构造方法，都也是重载

字符串比较

字符串的比较，前面做例子，对于引用都用的是==

其实这是不太好的，一些公司就强制规定了必须使用equals

字符串的比较，一般只有2种比较

真假比较（内容）
大小比较

`equals`

点开String的equals看一下嘛

比较规则：先比较地址，地址相同那就直接返回true。地址不同再看类型，长度，最后再看内容是否相同

idea在前面有显示这样一个图标

点击他可以跳转到这里

那么意思就很明确了，如果String没有重写equals的话，那么比较的就是地址，而不是其中的字符

举个栗子可以看到返回的一定是布尔类型

String str1 = "abcde";
String str2 = "hello";
System.out.println(str1.equals(str2));

如果地址相同那就直接返回true

String str2 = str1;
System.out.println(str1.equals(str2));

当然，还要注意空指针异常。任何一个引用调用方法一定要预防空指针异常。

`equalsIanoreCase`

前面这是真假比较，还有大小的比较

String str1 = "abc";
String str2 = "Abc";
System.out.println(str1.equalsIgnoreCase(str2));

忽略大小写比较，那么他们就是一样的

如果去掉IgnoreCase，那自然是不一样的

`compareTo`

在面向对象的时候讲到过Comparable接口

现在查看一下String

可以看到也是实现了Comparable接口的

String str1 = "abc";
String str2 = "Abc";
str1.compareTo(str2);

那就是str1-str2嘛，a的码值是97，A的码值是65

返回值有三种情况，因为相减嘛

大于0、等于0和小于0

字符串查找

字符串查找就只有普通方法了，肯定不能new对象的时候就查找吧，什么都没有找什么

`contains`

public boolean contains(CharSequence s)

看一下参数，CharSequence

String str = "ababcabcd";
String tmp = "abc";
str.contains(tmp);

现在传一个字符串发现他是没有报错的，这是为什么？

还是看String

哦，实现了CharSequence这个接口，那就可以接收了

contains返回值是一个布尔类型，那么我们接收打印一下

说明str是有包含tmp的

`indexOf`

类似于C的strstr - KMP算法

关于KMP算法，这里推荐可以看博哥的视频，非常详细易懂

【完整版】终于有人讲清楚了KMP算法，Java语言C语言实现

如果存在的话，返回起始下标

String str = "ababcabcd";
String tmp = "abc";
str.indexOf(tmp);

也可以给一个参数从指定下标开始找

`lastIndexOf`

字面意思，从后向前找

还是用上面indexOf的例子

那要是从下标4开始找

`startsWith`

判断开头

意思是判断是否是以某个字符开头

这就很简单了

也可以给个偏移量参数，开始找

`endsWith`

那自然就是判断结尾

注意结尾就没有其他方法了，都结尾了嘛，开头可以从半路开头，结尾不能半路结束

字符串替换

只有这4种情况，一一解读一下

首先

只要是返回String的，那一定是返回了新的对象，而不是在原本的对象做操作

他一定是new了一个新对象

`replace`

String ret = str.replace('b', 'd');

注意一定要接收

所有的b都被替换成了d

当然还有第二种

CharSequence接口刚在前面讲了

那这里意思就是可以传字符串

ad全部替换成了cc

`replaceAll`

字面意思，替换所有

那就和不带All的版本一样嘛，只不过看参数只能传字符串。当然单个字符的字符串也算字符

`replaceFirst`

字面意思那就是只替换第一个呗，单个和多个字符的字符串都可以

字符串拆分

字符串的拆分只有一个sqlit，可以将一个完整的字符串按照指定的分隔符划分为若干个子字符串

我们在查看网页的时候，很多网页网址的组成会有很多的参数

这个时候我们就可以通过拆分来取得其中的关键字

`split`

现在来拆分一行信息

public static void main(String[] args) {
    String str = "name=kirito&age=18";
    String[] strings = str.split("&");
    for (String s : strings) {
        String[] ss = s.split("=");
        for (String sss : ss) {
            System.out.println(sss);
        }
    }
}

先通过&把name和age拆分，再通过=把其中的内容也拆分。foreach循环拆分最后打印

注意，有返回值，是数组

比较特殊的情况，拆分IP地址

127.0.0.1

如果我们直接按.来拆分，就会出现转义的问题，具体问题需要具体计算。

字符"."，"|"，"*"，"+"都得加上转义字，前面加上"\"。
而如果是"\"，那么就得写成"\\\\"，就得数着凑齐。
如果一个字符串中有多个分隔符，可以用"|"作为连字符。

public static void main(String[] args) {
        String str = "127.0.0.1";
        String[] strings = str.split("\\.");
        for (String s : strings) {
            System.out.println(s);
        }
    }

split还可以分组拆分

输入想要分成的组数即可，但是不是均匀分组的。只要分好了就算完成，分的多了也没用，最多能分几组就几组

字符串截取

（提取子串）

截取就很简单了嘛，要么就直接截到尾也就是截成两半，要么就选取中间部分截取

`substring`

一个参数就是截到尾，两个参数就是截一部分

public static void main(String[] args) {
    String str = "abcdefg";
    String sub = str.substring(3);
    System.out.println(sub);
}

截一部分，注意Java左闭右开（前闭后开）

public static void main(String[] args) {
    String str = "abcdefg";
    String sub = str.substring(3, 5);
    System.out.println(sub);
}

其他操作方法

trim()：去掉左右空格，保留中间空格

toUpperCase()：字符串转大写

toLowerCase()：字符串转小写

以上三种其实在一些情况以及见过了，比如输入验证码不区分大小写等

intern()：字符串入池操作，前面手动入池就是用的这个

concat()：字符串拼接，拼接后的字符串不会入池

length()：获取字符串长度，就不用多说了吧。注意哦使用字符串的方法时是需要带括号的！

isEmpty()：判断是否为空字符串，注意不是null，是长度为0。""是空字符串，null就是null，" "注意这是有空格的字符串。

注意！返回值！有返回值为String的，基本都是new了新的，注意接收！

7.`StringBuffer`和`StringBuilder`

注意，这两个数据类型和String，这是三种不同的数据类型

从内部的方法上来说其实是大同小异的

`append`

先从StringBuilder讲起

StringBuilder sb = new StringBuilder();

初始化赋值都一样，那我们来打印下

StringBuilder sb = new StringBuilder("abc");
System.out.println(sb.toString());

注意，这里我们通过append来添加一些内容

sb.append(123);

注意这个方法的返回值，在前面String的众多方法当中，他们的返回值基本都是new了一个新的String

而append不同

这就很好理解了

甚至append还能连用

`String`和`StringBuilder`

现在知道了StringBuilder和append，那前面String做比较时源代码出现的StringBuilder和append就可以理解了

现在我们写个简单的代码来举栗

public static void main(String[] args) {
    String str = "abc";
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        str += i;
    }
    System.out.println(str);
}

这个代码的意思是String类型的字符串添加数字0到9

我们可以javap -c看看他的字节码文件

在for循环里，可以看到对字符串String类型的"abc"进行了如下操作

new了一个新的StringBuilder对象
调用无参数的构造方法
将当前String字符串的内容append添加进去
append(i)添加数字
toString()返回给String对象

好家伙，原来String靠的就是StringBuilder来进行操作

那如果直接写成StringBuilder的形式，应该是这样子

public static void main(String[] args) {
    String str = "abc";
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(str);
        sb.append(str).append(i);
        str = sb.toString();
    }
    System.out.println(str);
}

这是不是每次都要new一个StringBuilder对象呀，而且每次还要再进行append(str)，也太繁琐了

那优化一下应该是这样子

public static void main(String[] args) {
    String str = "abc";
    StringBuilder sb = new StringBuilder(str);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(str);
        sb.append(i);
    }
    str = sb.toString();
    System.out.println(str);
}

直接就把str先赋值进去，然后循环内部只使用append添加，最后再把添加好的值给str

小结

如果是在循环里面，进行字符串的拼接，尽量不要使用String。优先使用Stringbuffer和StringBuilder

那问题来了

Stringbuffer和StringBuilder有什么区别，前面已经讲了一个，那现在就剩下Stringbuffer需要讲

`StringBuffer`

从前面的内容，可以看到String其实没有很全面，比如append这个方法String就没有

还有字符串逆序

reverse()

String也没有

但是Stringbuffer和StringBuilder就有，可以自行查看

那么既然方法都有，区别在哪里呢？

随便找一个append方法

StringBuffer.append(String)：

StringBuilder.append(String)：

`synchronized`

首先，基本上所有的方法，Stringbuffer都要比StringBuilder多一个关键字synchronized

保证线程安全

什么意思呢？

当程序在运行的时候，synchronized就像一把锁。用的时候打开资源，不用的时候关闭资源。

举个不太恰当的栗子（没别的意思别乱想）

所以Stringbuffer一般都是多线程使用。StringBuilder是单线程使用。在大型的项目工作中，一般都是多线程。
在单线程的时候，不建议使用Stringbuffer。因为你就一个人写代码没事加锁解锁，其实也很费资源。

其他区别

除了前面提到String没有append和reverse，还有其他的方法String也没有

比如delete删除，insert等等

String和StringBuffer也不能直接转换。如果想要转换，可以采用如下原则：

String变为StringBuffer：利用StringBuffer的构造方法或append()方法。
StringBuffer变为String：调用toString()方法。

面试题

请解释String、StringBuffer、StringBuilder的区别：

（老经典了）

String的内容不可修改，StringBuffer与StringBuilder的内容可以修改。
StringBuffer与StringBuilder大部分功能是相似的。
StringBuffer采用同步处理，属于线程安全操作；StringBuilder未采用同步处理，属于线程不安全操作。

说明

源文件

Tools

认识String类

1.创建字符串

查看方法

2.字符串底层代码及内存图

2.1 查看构造方法

2.2 字符串引用指向

问题一

2.3 字符串常量池

常量池简述

池

哈希表

2.4 验证存储

调式

2.5 openJDK

2.6 其他比较（重要）

手动入池

3.理解字符串不可变

错误的拼接

常见办法

反射

关于字符串拼接

4.字符与字符串

构造方法

charAt

toCharArray

判断字符

5.字节与字符串

构造方法

getBytes

小结

6.字符串常见操作

字符串比较

equals

equalsIanoreCase

compareTo

字符串查找

contains

indexOf

lastIndexOf

startsWith

endsWith

字符串替换

replace

replaceAll

replaceFirst

字符串拆分

split

字符串截取

substring

其他操作方法

7.StringBuffer和StringBuilder

append

String和StringBuilder

小结

StringBuffer

synchronized

其他区别

面试题

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Java String

说明

源文件

Tools

认识String类

1.创建字符串

查看方法

2.字符串底层代码及内存图

2.1 查看构造方法

2.2 字符串引用指向

问题一

2.3 字符串常量池

常量池简述

池

哈希表

2.4 验证存储

调式

2.5 openJDK

`charAt`

`toCharArray`

`getBytes`

`equals`

`equalsIanoreCase`

`compareTo`

`contains`

`indexOf`

`lastIndexOf`

`startsWith`

`endsWith`

`replace`

`replaceAll`

`replaceFirst`

`split`

`substring`

7.`StringBuffer`和`StringBuilder`

`append`

`String`和`StringBuilder`

`StringBuffer`

`synchronized`

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`charAt`

`toCharArray`

`getBytes`

`equals`

`equalsIanoreCase`

`compareTo`

`contains`

`indexOf`

`lastIndexOf`

`startsWith`

`endsWith`

`replace`

`replaceAll`

`replaceFirst`

`split`

`substring`

7.`StringBuffer`和`StringBuilder`

`append`

`String`和`StringBuilder`

`StringBuffer`

`synchronized`