关于android:金九银十收下这份-Java-String-面试题

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前言

大家好，我是小彭。

过来两年，咱们在掘金平台上公布 JetPack 专栏文章，小彭也受到了大家的意见和激励。最近，小彭会陆续搬运到公众号上。

在每种编程语言里，字符串都是一个躲不开的话题，也是面试经常呈现的问题。在这篇文章里，我将总结 Java 字符串中重要的知识点 & 面试题 ，如果能帮上忙，请务必点赞加关注，这真的对我十分重要。

学习路线图：

1. C 和 Java 中字符串和字符数组的比照

1.1 内存示意不同

• 在 C 语言中，字符串和字符数组雷同。字符串实质上是以 \0 为结束符的字符数组字符数组，因而字符串和字符数组在实质上雷同，都是一块间断的内存空间，以须要本义 \0 为结束符。C 语言是不关怀 char[] 里存储字符的编码方式的，只有通过程序的上下文确定；
• 在 Java 中，字符串和字符数组不同。字符串是 String 对象，而字符数组是数组对象，均不须要结束符。如果是数组对象，对象内存区域中有一个字段示意数组的长度，而 String 相当于字符数组的包装类。外部包装了一个基于 UTF-16 BE 编码的字符数组（从 Java 9 开始变为字节数组）。其余字符编码输出的字节流在进入 String 时都会被转换为 UTF-16 BE 编码。

java.lang.String

public final class String {private final char value[];

    private int hash;

    ...
}

1.2 char 类型的数据长度

• 在 C 语言中，char 类型占 1 字节，分为有符号与无符号两种；
• 在 Java 中，char 类型占 2 字节，只有无符号类型。

2. 为什么 Java 9 String 外部将 char 数组改为 byte 数组？

Java String 的内存示意实质上是基于 UTF-16 BE 编码的字符数组。UTF-16 是 2 个字节或 4 个字节的变长编码，这意味着即便是 UniCode 字符集的拉丁字母，应用 ASCII 编码只须要一个字节，然而在 String 中须要两个字节的存储空间。

为了优化存储空间，从 Java 9 开始，String 外部将 char 数组改为 byte 数组，String 会判断字符串中是否只蕴含拉丁字母。如果是的话则采纳单字节编码（Latin-1），否则应用 UTF-16 编码。

String.java (since Java 9)

private final byte coder;
static final boolean COMPACT_STRINGS;
static {COMPACT_STRINGS = true;}
byte coder() {return COMPACT_STRINGS ? coder : UTF16;}
@Native static final byte LATIN1 = 0;
@Native static final byte UTF16  = 1;

不同编码实现的简略区别如下：

对于字符编码的更多内容，见：计算机根底：明天一次把 Unicode 和 UTF-8 说分明

3. String & StringBuilder & StringBuffer 的区别

3.1 效率

String 是不可变的，每次操作都会创立新的变量，而另外两个是可变的，不须要创立新的变量；另外，StringBuffer 的每个操作方法都应用 synchronized 关键字保障线程平安，减少了更多加锁 & 开释锁的工夫。因而，操作效率的简略排序为：StringBuilder > StringBuffer > String。

3.2 线程平安

String 不可变，所以 String 和 StringBuffer 都是线程平安的，而 StringBuilder 是非线程平安的。

4. 为什么 String 设计为不可变类？

4.1 如何让 String 不可变？

《Effective Java》中 可变性最小化准则 ，论述了不可变类的规定：

• 1、不对外提供批改对象状态的任何办法；
• 2、保障类不会被扩大（申明为 final 类或 private 结构器）；
• 3、申明所有域为 final；
• 4、申明所有域为 private；
• 5、确保对于任何可变性组件的互斥拜访。

以上规定 String 均满足。

4.2 为什么 String 要设计为不可变 ？

• 1、不可变类 String 能够防止批改后无奈定位散列表键值对： 假如 String 是可变类，当咱们在 HashMap 中构建起一个以 String 为 Key 的键值对时，此时对 String 进行批改，那么通过批改后的 String 是无奈匹配到方才构建过的键值对的，因为批改后的 hashCode 可能是变动的。而不可变类能够躲避这个问题。
• 2、线程平安： 不可变对象实质是线程平安，不须要同步；

提醒： 反射能够毁坏 String 的不可变性。

5. String + 的实现原理

String + 操作符是编译器语法糖，编译后会被替换为 StringBuilder#append(...) 语句，例如：

示例程序

// 源码：String string = null;
for (String str : strings) {string += str;}
return string;

// 编译产物：String string = null;
for(String str : strings) {StringBuilder builder = new StringBuilder();
    builder.append(string);
    builder.append(str);
    string = builder.toString();}

// 字节码：0 aconst_null
 1 astore_1
 2 aload_0
 3 astore_2
 4 aload_2
 5 arraylength
 6 istore_3
 7 iconst_0
 8 istore 4
10 iload 4
12 iload_3
13 if_icmpge 48 (+35)
16 aload_2
17 iload 4
19 aaload
20 astore 5
22 new #7 <java/lang/StringBuilder>
25 dup
26 invokespecial #8 <java/lang/StringBuilder.<init>>
29 aload_1
30 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.append>
33 aload 5
35 invokevirtual #9 <java/lang/StringBuilder.append>
38 invokevirtual #10 <java/lang/StringBuilder.toString>
41 astore_1
42 iinc 4 by 1
45 goto 10 (-35)
48 aload_1
49 areturn

能够看到，如果在循环里间接应用字符串 +，会生成十分多两头变量，性能十分差。应该在循环外新建一个 StringBuilder，在循环内对立操作这个对象。

6. String 对象的内存调配

6.1 “abc” 与 new String(“abc”) 的区别

• "abc" => 虚拟机首先查看 运行时常量池 中是否存在 “abc”，如果存在则间接返回，否则在字符串常量池中创立 “abc” 对象并返回。因而，屡次申明应用的是同一个对象；
• new String("abc") => 在编译过程中，Javac 会将 “abc” 退出到 Class 文件常量池 中。在类加载期间，Class 文件常量池会被加载进运行时常量池。在调用 new 字节码指令时，虚构机会在堆中新建一个对象，并且援用常量池中的 “abc” 对象。

6.2 String#intern() 的实现原理

如果字符串常量池中曾经蕴含一个等于此 String 对象的字符串，则返回常量池中的这个字符串；否则，先将此 String 对象蕴含的字符串拷贝到常量池中，在常量池中的这个字符串。

从 JDK 1.7 开始，String#intern() 不再拷贝字符串到常量池中，而是在常量池中生成一个对原 String 对象的援用，并返回。

// 举例：String s = new String("1");
s.intern();
String s2 = "1";
System.out.println(s == s2);

String s3 = new String("1") + new String("1");
s3.intern();
String s4 = "11";
System.out.println(s3 == s4);

// 输入后果为：JDK1.6 以及以下：false false
JDK1.7 以及以上：false true

7. 为什么 String#haseCode() 要应用 31 作为因子？

public int hashCode() {
    int h = hash;
    if (h == 0 && value.length > 0) {char val[] = value;

        for (int i = 0; i < value.length; i++) {h = 31 * h + val[i];
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

• 起因 1 – 31 能够被编译器优化 $31 * i = (i << 5) – i$，位运算和减法运算的效率比乘法运算高。
• 起因 2 – 31 是一个质数： 质数是只能被 1 和本身整除的数，应用质数作为乘法因子取得的散列值，在未来进行取模时，失去雷同 index 的概率会升高，即升高了哈希抵触的概率。
• 起因 3 – 31 是一个不大不小的质数： 质数太小容易造成散列值汇集在一个小区间，提供散列抵触概率；质数过大容易造成散列值超出 int 的取值范畴（上溢），失落局部数值信息，散列抵触概率不稳固。

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