关于android:Java深入研究String字符串

提及 String 字符串, 咱们更多的是用于文本的传输与存储，在 JDK 源码中也被申明为 final 类型，同时也不属于 Java 中根本的数据类型, 例如以间接双引号申明的常量 String nameStr=”Manna Yang”; 或者采纳构造函数创立 String nameStr=new String(“Manna Yang”); 上面将逐渐揭开其神秘面纱 …

class 字节码文件构造

在探索 String 字符串常量池之前，咱们首先看下通过 javap - v 命令编译后的字节码

1. 原始 Java 代码，通过 javac 编译为 class,

   public class TestString{
      private String testStr="Manna Yang";
      public static int TYPE=0;
      
      public static void main(String[] args){System.out.println("Manna Yang");
      }
   }

2. 编译后的字节码

   Classfile /C:/Users/15971/Desktop/TestString.class
     Last modified 2019-9-18; size 566 bytes
     MD5 checksum 72f3c93ff8293c97a3da06775fa48ba0
     Compiled from "TestString.java"
   public class TestString
     minor version: 0
     major version: 52
     flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
   Constant pool:
   #1 = Methodref          #8.#22         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = String             #23            // Manna Yang
   #3 = Fieldref           #7.#24         // TestString.testStr:Ljava/lang/String;
   #4 = Fieldref           #25.#26        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #5 = Methodref          #27.#28        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #6 = Fieldref           #7.#29         // TestString.TYPE:I
   #7 = Class              #30            // TestString
   #8 = Class              #31            // java/lang/Object
   #9 = Utf8               testStr
     #10 = Utf8               Ljava/lang/String;
     #11 = Utf8               TYPE
     #12 = Utf8               I
     #13 = Utf8               <init>
     #14 = Utf8               ()V
     #15 = Utf8               Code
     #16 = Utf8               LineNumberTable
     #17 = Utf8               main
     #18 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
     #19 = Utf8               <clinit>
     #20 = Utf8               SourceFile
     #21 = Utf8               TestString.java
     #22 = NameAndType        #13:#14        // "<init>":()V
     #23 = Utf8               Manna Yang
     #24 = NameAndType        #9:#10         // testStr:Ljava/lang/String;
     #25 = Class              #32            // java/lang/System
     #26 = NameAndType        #33:#34        // out:Ljava/io/PrintStream;
     #27 = Class              #35            // java/io/PrintStream
     #28 = NameAndType        #36:#37        // println:(Ljava/lang/String;)V
     #29 = NameAndType        #11:#12        // TYPE:I
     #30 = Utf8               TestString
     #31 = Utf8               java/lang/Object
     #32 = Utf8               java/lang/System
     #33 = Utf8               out
     #34 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
     #35 = Utf8               java/io/PrintStream
     #36 = Utf8               println
     #37 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
   {
     public static int TYPE;
    descriptor: I
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    
     public TestString();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: aload_0
         5: ldc           #2                  // String Manna Yang
         7: putfield      #3                  // Field testStr:Ljava/lang/String;
        10: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0
        line 2: 4
    
     public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: getstatic     #4    // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         3: ldc           #2    // String Manna Yang
         5: invokevirtual #5    // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
         8: return
      LineNumberTable:
        line 6: 0
        line 7: 8
    
     static {};
    descriptor: ()V
    flags: ACC_STATIC
    Code:
      stack=1, locals=0, args_size=0
         0: iconst_0
         1: putstatic     #6                  // Field TYPE:I
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
   }
   SourceFile: "TestString.java"

3. Constant pool 地位之前，顺次是对以后编译的 class、最初批改工夫、MD5 校验、Java 的主要版本、主版本 52(十进制的值, 对应 jdk 1.8，转换为 16 进制为 34)、标记是否是 public、是否调用超类构造方法
4. Constant pool 地位以下, 从 #1 – #37 对应常量池区域, 寄存办法签名以及定义的 String 字面值, 例如 #2 对应#23 即是 Java 代码中 private String testStr=”Manna Yang”; #29 NameAndType 对应 #11:#12 即是 Java 代码中的 public static int TYPE=0;
5. 办法签名类型如下
   <center>

</center>

6. 字节码指令

public TestString();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: aload_0
         5: ldc           #2                  // String Manna Yang
         7: putfield      #3                  // Field testStr:Ljava/lang/String;
        10: return
      LineNumberTable:
        line 1: 0
        line 2: 4

• descriptor : 形容办法类型
• flags : 形容修饰符
• stack : 操作数堆栈大小
• locals : 局部变量数大小
• agrs_size : 办法参数个数
• load 类型指令
  常见的有 aload,fload,iload,dload, 此处 aload_0 示意将本地变量推送到栈顶，a 示意援用类型，i\d\f 别离对应根本类型，构造根本遵循 : 类型 | 动作
• const 类型指令
  常见有 iconst,iconst,fconst,dconst, 例如定义 int testType=2; 在父类构造方法中就会存在 iconst_0(下划线前面为 index, 示意变量地位), 示意将 int 型常量推送到栈顶;
• ldc : 将 int，float 或 String 型常量从常量池中推送至栈顶
• putfield : 赋值操作，对应还有 getfield
• return : 返回 void, 对应还有 ireturn、freturn, 示意返回 int\float 类型
• invokespecial : 调用父类无参无返回值构造方法
• putstatic : 动态变量赋值，对应还有 getstatic

<br/>

String 字符串 equals、hashcode、intern 办法

1. 理解上述字节码构造之后，再来看看罕用的字符串比拟

public boolean equals(Object anObject) {if (this == anObject) {return true;}
        if (anObject instanceof String) {String anotherString = (String) anObject;
            int n = length();
            if (n == anotherString.length()) {
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {if (charAt(i) != anotherString.charAt(i))
                            return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

默认还是比拟常量池援用地址是否相等，否则比照类型，接着调用 charAt()一一字符比拟，上面举例一些常见的比拟场景，加深了解

String testStr1="Manna Yang";
String testStr2=new String("Manna Yang");
String testStr3="Manna Yang";
 
System.out.println(testStr1 == testStr2);           //false
System.out.println(testStr1.equals(testStr2));      //true
System.out.println(testStr1 == testStr3);           //true
System.out.println(testStr1.equals(testStr3));      //true
依照 jdk 中 equals 办法，此时 == 比照为 false(地址不一样)，则持续采纳 charAt 形式一一比拟字符，new 关键字创立的
对象寄存在 heap 堆，双引号 ""申明的常量放在常量池，testStr2 援用指向常量池"Manna Yang" 字符地址

持续往下看 + 号的魅力

String testStr0 = new String("Test")+new String("Manna")+new String("Yang"); 编码后如下
 
0: new           #2             // class java/lang/StringBuilder
3: dup
4: invokespecial #3             // Method java/lang/StringBuilder."<init>":()V
7: new           #4             // class java/lang/String
10: dup
11: ldc           #5            // String Test
13: invokespecial #6            // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
16: invokevirtual #7            //Method  java/lang/StringBuilder.append:
                                (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
19: new           #4            // class java/lang/String
22: dup
23: ldc           #8            // String Manna
25: invokespecial #6            // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
28: invokevirtual #7            //Method  java/lang/StringBuilder.append:
                                (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
31: new           #4            // class java/lang/String
34: dup
35: ldc           #9            // String Yang
37: invokespecial #6            // Method java/lang/String."<init>":(Ljava/lang/String;)V
40: invokevirtual #7            //Method  java/lang/StringBuilder.append:
                                (Ljava/lang/String;)Ljava/lang/StringBuilder;
43: invokevirtual #10       //Method  java/lang/StringBuilder.toString:()Ljava/lang/String;
46: astore_1
47: return

在字节码中能够看到 + 号 StringBuilder 对象也参加一次创立, 而后调用父类初始化办法, 接着调用 append 办法, 最初再调用 toString(), 字节码中 new 的指令蕴含 4 次，ldc 指令蕴含 3 次; 实际上 jdk 优化后的 + 号, 在解决字符串拼接时提供很大便当, 例如 String testStr1=”Manna”+” Yang”; 那么在字节码外面曾经拼接成一个字符串常量 ”Manna Yang”; 还有常见的在 new String(“”+””)这种形式, 字符串也是会拼接, 对应只 new 一次 String 对象;

2. 持续看下 hashcode, hash 值 (哈希) 次要用于散列存储构造中确认对象的地址, 像罕用的 HashMap\HashTable, 如果两个对象雷同则它们的 hash 值肯定雷同；反之 hash 值雷同的两个对象不肯定雷同; 在进行 hash 计算时咱们冀望 hash 值的碰撞越少越好，进步查问效率, 上面看下 String 的 hashCode()办法源码

public int hashCode() {
    int h = hash;
    final int len = length();
    if (h == 0 && len > 0) {for (int i = 0; i < len; i++) {h = 31 * h + charAt(i);
        }
        hash = h;
    }
    return h;
}

对于 31 这个系数我了解的更多是散列散布的更为平均, 产生 hash 碰撞的几率更小, 在源码阐明外面也有计算公式推导 : s[0]31^(n-1) + s[1]31^(n-2) + … + s[n-1],charAt 字符数组中字符对应的 value 值为 ASCII 值,null 的 ASCII 值为 0;

3. 对于 String 类中的 intern(), 源码办法里有具体正文, 来源于 jdk1.8

When the intern method is invoked, if the pool already contains a
* string equal to this {@code String} object as determined by
* the {@link #equals(Object)} method, then the string from the pool is
* returned. Otherwise, this {@code String} object is added to the
* pool and a reference to this {@code String} object is returned.
 
// 源码办法
public native String intern();

String、StringBuffer、StringBuilder 应用场景

字符串拼接效率, 如果是字面常量拼接, 则间接应用 ””+””+”” 这种形式,+ 号优化后只会生成一个对象, 如果是字符串对象之间拼接, 在多线程中应用时应采纳 StringBuffer, 大部分办法线程平安; 否则可应用 StringBuilder, 后两者 StringBuffer、StringBuilder 的扩容机制为 array.length+16, 均继承形象父类 AbstractStringBuilder 中的构造函数, 源码如下

AbstractStringBuilder(int var1) {this.value = new char[var1];
}
...

每次都是从新 new, 而后再进行 array copy, 倡议在初始拼接时传入指定预计字符串长度值

以上波及 JDK 源码局部均来自 JDK 1.8