有編碼經驗的小伙伴一定知道，String類在實際編碼過程中會經常使用到，但是你真的了解String類嗎？
先來看看幾個常見的問題吧：
- 為什么String類是不可變，如此設計的目的？
- 為什么有人說 String str2 = new String("Hello"); 會創建了2個對象？
- String, StringBuffer 和 StringBuilder的區別 ？
- 為什么拼接字符串時不推薦使用“+”拼接？
帶著這些問題，我們一起來深入學習一下String類吧。
1、String類的定義
String類是一個引用類型（Reference Type），它用于表示由字符組成的字符串。在Java中，字符串被視為一個對象而不是基本數據類型。
不是基本類型這一點其實很好證明，直接去看一眼String類的源碼就行，下圖為源碼截圖（所有源碼截圖均為JDK1.8）：
從源碼截圖中可以看出String 類的聲明，從源碼里面看String里面實際上是用的一個 char 數組來存儲的字符（JDK9+ 已改為 byte數組），
我覺得可以把String理解成 char 的另一高級包裝類（這個說法僅個人看法，不一定準確）。其他包裝類詳情可見這篇 基礎知識-03 基本類型對應之包裝類 。
Java中的基本類型只有這8種（byte、short、int、long、float、 double、char、boolean）詳情可見這篇 基礎知識-02 數據基本類型。
2、String類常用的方法
| 方法名 | 語法 | 功能描述 | 示例 |
|---|
| length |
int length() |
返回字符串的長度（字符個數） |
"Hello".length() → 5 |
| charAt |
char charAt(int index) |
返回指定索引位置的字符（索引從0開始） |
"Hello".charAt(1) → 'e' |
| concat |
String concat(String str) |
將指定字符串連接到當前字符串末尾 |
"Hi".concat("!") → "Hi!" |
| equals |
boolean equals(Object anObject) |
判斷字符串是否與指定對象相等（區分大小寫） |
"abc".equals("ABC") → false |
| equalsIgnoreCase |
boolean equalsIgnoreCase(String anotherString) |
判斷字符串是否相等，忽略大小寫 |
"abc".equalsIgnoreCase("ABC") → true |
| indexOf |
int indexOf(int ch)<br>int indexOf(String str) |
返回指定字符或子串第一次出現的索引，未找到返回 -1 |
"hello".indexOf('l') → 2 |
| lastIndexOf |
int lastIndexOf(int ch)<br>int lastIndexOf(String str) |
返回指定字符或子串最后一次出現的索引 |
"hello".lastIndexOf('l') → 3 |
| substring |
String substring(int beginIndex)<br>String substring(int beginIndex, int endIndex) |
截取子字符串（左閉右開） |
"Hello".substring(1, 4) → "ell" |
| replace |
String replace(char oldChar, char newChar)<br>String replace(CharSequence target, CharSequence replacement) |
替換所有匹配的字符或子串 |
"hello".replace('l', 'x') → "hexxo" |
| toLowerCase |
String toLowerCase() |
將字符串轉換為小寫 |
"HELLO".toLowerCase() → "hello" |
| toUpperCase |
String toUpperCase() |
將字符串轉換為大寫 |
"hello".toUpperCase() → "HELLO" |
| trim |
String trim() |
去除字符串兩端的空白字符（空格、制表符等） |
" hi ".trim() → "hi" |
| split |
String[] split(String regex) |
根據正則表達式分割字符串，返回字符串數組 |
"a,b,c".split(",") → ["a", "b", "c"] |
| startsWith |
boolean startsWith(String prefix) |
判斷字符串是否以指定前綴開頭 |
"Hello".startsWith("He") → true |
| endsWith |
boolean endsWith(String suffix) |
判斷字符串是否以指定后綴結尾 |
"Hello".endsWith("lo") → true |
| contains |
boolean contains(CharSequence s) |
判斷字符串是否包含指定的字符序列 |
"Hello".contains("ell") → true |
| compareTo |
int compareTo(String anotherString) |
按字典順序比較兩個字符串（返回整數） |
"apple".compareTo("banana") → 負數 |
| join（靜態） |
String join(CharSequence delimiter, CharSequence... elements) |
使用分隔符連接多個字符串 |
String.join("-", "a", "b", "c") → "a-b-c" |
3、String為什么是不可變的?
先來看看String源碼：
通過截圖中紅框我們可以知道，String類保存字符串的value 數組是一個由 private final 修飾的變量，有此可知String 對象被創建之后它的內容就不能再被修改。
我們再來看看String類的replace方法（方法有點多，僅以replace舉例）：
由截圖源碼可知String類的replace方法的返回新new的一個String對象。
所有看起來像是對字符串進行修改的操作實際上都會返回一個新的 String 對象，而原來的對象保持不變。
為什么String類要設計為不可變呢？
關于這個問題，或許只有設計者才能最精準地闡釋當初的設計初衷。不過結合 Java 的特性與實際應用場景，我個人比較認同以下幾點原因，也歡迎大家補充其他見解：
-
安全性：
- 不可變對象天然適合于多線程環境，因為它們的狀態不能被改變，所以在并發訪問時不需要考慮同步問題。這減少了并發編程中的復雜性和潛在的錯誤。
- 在涉及安全敏感的應用程序中，如網絡連接、密碼處理等，不可變字符串可以防止數據被意外或惡意地修改。
-
簡化編程模型：
- 由于不可變性，任何對字符串的操作都會返回一個新的字符串實例，而不是修改原始實例。這種行為使得理解和預測代碼的行為更加簡單和直觀。
-
哈希表的關鍵支持：
- String 常被用作 HashMap、HashSet 等集合的鍵（Key）。哈希表的工作依賴于鍵的哈希值穩定性 —— 如果 String 是可變的，修改其內容會導致哈希值變化，這會破壞哈希表的存儲結構，導致無法正確查詢、刪除元素。不可變性保證了字符串的哈希值在創建后永不改變，使其成為可靠的哈希鍵。
-
字符串常量池的基礎：
- 字符串常量池（String Pool）的核心是復用相同內容的字符串以節省內存。如果 String 是可變的，當一個字符串被修改時，所有引用它的變量都會受到影響，常量池的復用機制就會失效。不可變性保證了常量池中的字符串一旦創建就不會被修改，確保了復用的安全性。
-
安全性與持久化：
- 在某些情況下，比如序列化或在網絡上傳輸對象時，不可變對象更容易管理和確保一致性，因為你不用擔心對象狀態的變化。
4、String Pool - 字符串常量池
我們先來看看定義：Java中的字符串常量池（String Pool，也稱為字符串池）是一種特殊的內存區域，用于存儲字符串常量。也是 JVM 為了優化字符串使用而設計的一種內存結構，用于存儲字符串字面量并實現復用，核心目的是減少內存消耗和提高性能。
-
存儲內容
主要存儲字符串字面量（如 "abc"）和通過 intern() 方法加入的字符串對象引用（JDK 7+）。
-
位置
- JDK 6 及之前：位于永久代（PermGen）。
- JDK 7 及之后：遷移至堆內存（Heap），更便于垃圾回收。
-
復用機制
相同內容的字符串在常量池中只會保存一份，多個引用可以共享這個實例，避免重復創建相同內容的字符串對象。
-
字面量加載當 JVM 加載類時，會經歷加載、驗證、準備、解析、初始化等階段。在解析階段，JVM 會對 class 文件中constant_pool表的符號引用進行解析，將其中的字符串字面量（符號引用）轉換為直接引用。此時，JVM 會檢查字符串常量池：
- 若池中已存在相同內容的字符串，則直接復用其引用；
- 若不存在，則在常量池中創建該字符串對象，并將引用存入池中。
何為字符串字面量？如 String s = "abc"; 或者 String s = new String("abc")，JVM 會先檢查常量池：
- 若已存在
"abc"，則直接讓 s 指向常量池中的該對象。
- 若不存在，則在常量池創建
"abc" 并讓 s 指向它。
- 對于通過
new String("abc")創建的對象，其中的"abc"字面量仍會在類加載的解析階段進入常量池，而new操作只是在堆中創建一個新的字符串對象（復制常量池中的內容）。
-
intern() 方法的作用
對于通過 new String(...) 創建的堆中字符串對象，調用 intern() 會：
- 檢查常量池是否存在相同內容的字符串。
- 若存在，返回常量池中的引用。
- 若不存在，將當前堆對象的引用存入常量池（JDK 7+），并返回該引用。
驗證時刻：
1 public static void fun0() {
2 String s1 = "hello string pool"; // 字面量 "hello string pool" 加入常量池
3 String s2 = "hello" + new String(" string pool"); // 堆中創建新對象 "helo string pool"
4 String s3 = s2.intern(); // 常量池中已有,返回常量池中的引用
5 System.out.println(s1 == s2); // false s1指向常量池中的 "hello string pool"，s2指向堆中的 "hello string pool"
6 System.out.println(s1 == s3); // true s1指向常量池中的 "hello string pool"，s3 也指向常量池中的 "hello string pool";
7 }
執行結果：
1 public static void fun1() {
2 String s = new String("hello") + new String(" string pool"); // 堆中創建新對象 "hello string pool"（常量池尚無 "hello string pool"）
3 String s2 = s.intern();// 常量池存入 s 的引用，返回 s 本身
4 System.out.println(s == s2); // true（s 和 s2 指向同一個堆對象）
5 System.out.println(s == "hello string pool"); // true（"hello string pool" 字面量現在指向常量池中的 s 引用）
6 }
執行結果：
通過上面2個例子的運行結果證明了字符串常量池工作原理跟我們前面的描述是一致的。
讀到這里，相信大家對開頭的問題“為什么有人說String str2 = new String("Hello");會創建 2 個對象？”已經有了更準確的理解。
準確講應該是：
-
如果常量池中沒有 "Hello"
- 第一步：類加載時，字符串字面量
"Hello" 會被加載到字符串常量池，創建 1 個常量池對象。
- 第二步：
new String(...) 會在堆內存中創建 1 個新的字符串對象，該對象的內容是常量池中 "Hello" 的副本。
此時總共創建 2 個對象（1 個常量池對象 + 1 個堆對象）。
-
如果常量池中已有 "Hello"
- 由于常量池中的對象可復用，
new String(...) 只會在堆內存中創建 1 個新的字符串對象。
此時總共創建 1 個對象（僅堆對象）。
5、String, StringBuffer 和 StringBuilder區別
Java 中的 String、StringBuffer 和 StringBuilder 都是用于處理字符串的類，但它們在可變性、線程安全和性能上有顯著區別，主要差異如下：
-
-
String：不可變（Immutable）
字符串一旦創建，其內容無法修改。任何修改操作（如拼接、替換）都會創建新的 String 對象，原對象保持不變。
例：s = s + "a" 會生成新對象，而非修改原字符串。
-
StringBuffer 和 StringBuilder：可變（Mutable）
內部通過可動態擴容的字符數組存儲內容，修改操作（如 append()、insert()）直接在原有數組上進行，不會創建新對象（除非需要擴容）。
-
String：天然線程安全
由于不可變性，多線程并發訪問時不會出現數據不一致問題，無需同步機制。
-
StringBuffer：線程安全
所有方法都被 synchronized 修飾，保證多線程環境下的操作原子性，但會帶來額外的性能開銷。
-
StringBuilder：非線程安全
未實現同步機制，性能優于 StringBuffer，但多線程并發修改可能導致數據錯亂。
-
String：性能最差
頻繁修改（如循環拼接）會產生大量臨時對象，增加 GC 負擔，效率低下。
-
StringBuilder：性能最優
無同步開銷，單線程場景下拼接效率最高。
-
StringBuffer：性能次之
因同步鎖的存在，性能略低于 StringBuilder，但高于 String。
6、字符串拼接為什么不推薦“ + ”
在 Java 中，字符串拼接不推薦使用 + 運算符，核心原因與 String 的
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