java面试基础篇8之String类

1.String,StringBuffer, StringBuilder 的区别是什么？

• 1.可变与不可变。
  String类中使用字符数组保存字符串，因为有“final”修饰符，所以string对象是不可变的。
  对于已经存在的String对象的修改都是重新创建一个新的对象,然后把新的值保存进去.
  String类利用了final修饰的char类型数组存储字符，源码如下:

  private final char value[];

  StringBuilder与StringBuffer都继承自AbstractStringBuilder类，在AbstractStringBuilder中也是使用字符数组保存字符串，这两种对象都是可变的。

源码如下:

char[] value;

• 2.是否多线程安全。
  String中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，显然线程安全。
  StringBuilder是非线程安全的。
  StringBuffer对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。

源码如下:

@Override
public synchronized StringBuffer append(String str) {
    toStringCache = null;
    super.append(str);
    return this;
}

• 3.性能
  每次对String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的String对象，然后将指针指向新的String 对象。
  StringBuffer每次都会对StringBuffer对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。
  相同情况下使用StirngBuilder 相比使用StringBuffer 仅能获得10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。

2.String为什么要设计成不可变的？

• 1.便于实现字符串池（String pool）
  在Java中，由于会大量的使用String常量，如果每一次声明一个String都创建一个String对象，那将会造成极大的空间资源的浪费。Java提出了String pool的概念，在堆中开辟一块存储空间String pool，当初始化一个String变量时，如果该字符串已经存在了，就不会去创建一个新的字符串变量，而是会返回已经存在了的字符串的引用。

String a = "Hello world!";
String b = "Hello world!";
如果字符串是可变的，某一个字符串变量改变了其值，那么其指向的变量的值也会改变，String pool将不能够实现！

• 2.使多线程安全
  在并发场景下，多个线程同时读一个资源，是安全的，不会引发竞争，但对资源进行写操作时是不安全的，不可变对象不能被写，所以保证了多线程的安全。
• 3.避免安全问题
  在网络连接和数据库连接中字符串常常作为参数，例如，网络连接地址URL，文件路径path，反射机制所需要的String参数。其不可变性可以保证连接的安全性。如果字符串是可变的，黑客就有可能改变字符串指向对象的值，那么会引起很严重的安全问题。
• 4.加快字符串处理速度
  由于String是不可变的，保证了hashcode的唯一性，于是在创建对象时其hashcode就可以放心的缓存了，不需要重新计算。这也就是Map喜欢将String作为Key的原因，处理速度要快过其它的键对象。所以HashMap中的键往往都使用String。

总体来说，String不可变的原因要包括 设计考虑，效率优化，以及安全性这三大方面。

3.字符型常量和字符串常量的区别？

• 字符常量是单引号引起的一个字符,字符串常量是双引号引起的若干个字符
• 字符常量相当于一个整型值( ASCII 值),可以参加表达式运算；字符串常量代表一个地址值(该字符串在内存中存放位置，相当于对象；
• 字符常量只占2个字节(注意: char 在Java中占两个字节)；字符串常量占若干个字节(至少一个字符结束标志)。

4.什么是字符串常量池？

• jvm为了提升性能和减少内存开销，避免字符的重复创建，其维护了一块特殊的内存空间，即字符串池，当需要使用字符串时，先去字符串池中查看该字符串是否已经存在，如果存在，则可以直接使用，如果不存在，初始化，并将该字符串放入字符串常量池中。
• 字符串常量池的位置也是随着jdk版本的不同而位置不同。在jdk6中，常量池的位置在永久代（方法区）中，此时常量池中存储的是对象。在jdk7中，常量池的位置在堆中，此时，常量池存储的就是引用了。在jdk8中，永久代（方法区）被元空间取代了。

java中常量池的概念主要有三个：全局字符串常量池，class文件常量池，运行时常量池。我们现在所说的就是全局字符串常量池，对这个想弄明白的同学可以看这篇http://tangxman.github.io/2015/07/27/the-difference-of-java-s...。

5.String str="aaa"与 String str=new String("aaa")一样吗？new String(“aaa”);创建了几个字符串对象?

• 使用String a = “aaa” ;，程序运行时会在常量池中查找”aaa”字符串，若没有，会将”aaa”字符串放进常量池，再将其地址赋给a；若有，将找到的”aaa”字符串的地址赋给a。
• 使用String b = new String("aaa");程序会在堆内存中开辟一片新空间存放新对象，同时会将”aaa”字符串放入常量池，相当于创建了两个对象，无论常量池中有没有”aaa”字符串，程序都会在堆内存中开辟一片新空间存放新对象。

具体分析，见以下代码：

@Test
public void test(){
    String s = new String("2");
    s.intern();
    String s2 = "2";
    System.out.println(s == s2);
    String s3 = new String("3") + new String("3");
    s3.intern();
    String s4 = "33";
    System.out.println(s3 == s4);
}

运行结果：

jdk6
false
false

jdk7
false
true

这段代码在jdk6中输出是false false，但是在jdk7中输出的是false true。我们通过图来一行行解释。
先来认识下intern()函数：
intern函数的作用是将对应的符号常量进入特殊处理，在JDK1.6以前 和 JDK1.7以后有不同的处理；
在JDK1.6中，intern的处理是 先判断字符串常量是否在字符串常量池中，如果存在直接返回该常量，如果没有找到，则将该字符串常量加入到字符串常量区，也就是在字符串常量区建立该常量；

　　在JDK1.7中，intern的处理是 先判断字符串常量是否在字符串常量池中，如果存在直接返回该常量，如果没有找到，说明该字符串常量在堆中，则处理是把堆区该对象的引用加入到字符串常量池中，以后别人拿到的是该字符串常量的引用，实际存在堆中

JDK1.6

String s = new String("2");创建了两个对象，一个在堆中的StringObject对象，一个是在常量池中的“2”对象。 s.intern();在常量池中寻找与s变量内容相同的对象，发现已经存在内容相同对象“2”，返回对象2的地址。 String s2 = "2";使用字面量创建，在常量池寻找是否有相同内容的对象，发现有，返回对象"2"的地址。 System.out.println(s == s2);从上面可以分析出，s变量和s2变量地址指向的是不同的对象，所以返回false

String s3 = new String("3") + new String("3");创建了两个对象，一个在堆中的StringObject对象，一个是在常量池中的“3”对象。中间还有2个匿名的new String("3")我们不去讨论它们。 s3.intern();在常量池中寻找与s3变量内容相同的对象，没有发现“33”对象，在常量池中创建“33”对象，返回“33”对象的地址。 String s4 = "33";使用字面量创建，在常量池寻找是否有相同内容的对象，发现有，返回对象"33"的地址。 System.out.println(s3 == s4);从上面可以分析出，s3变量和s4变量地址指向的是不同的对象，所以返回false

JDK1.7

String s = new String("2");创建了两个对象，一个在堆中的StringObject对象，一个是在堆中的“2”对象，并在常量池中保存“2”对象的引用地址。 s.intern();在常量池中寻找与s变量内容相同的对象，发现已经存在内容相同对象“2”，返回对象“2”的引用地址。 String s2 = "2";使用字面量创建，在常量池寻找是否有相同内容的对象，发现有，返回对象“2”的引用地址。 System.out.println(s == s2);从上面可以分析出，s变量和s2变量地址指向的是不同的对象，所以返回false

String s3 = new String("3") + new String("3");创建了两个对象，一个在堆中的StringObject对象，一个是在堆中的“3”对象，并在常量池中保存“3”对象的引用地址。中间还有2个匿名的new String("3")我们不去讨论它们。 s3.intern();在常量池中寻找与s3变量内容相同的对象，没有发现“33”对象，将s3对应的StringObject对象的地址保存到常量池中，返回StringObject对象的地址。 String s4 = "33";使用字面量创建，在常量池寻找是否有相同内容的对象，发现有，返回其地址，也就是StringObject对象的引用地址。 System.out.println(s3 == s4);从上面可以分析出，s3变量和s4变量地址指向的是相同的对象，所以返回true。

6.String 是最基本的数据类型吗?

• 不是。Java 中的基本数据类型只有 8 个 ：byte、short、int、long、float、double、char、boolean；除了基本类型（primitive type），剩下的都是引用类型（referencetype），Java 5 以后引入的枚举类型也算是一种比较特殊的引用类型。

7.String有哪些特性?

• 不变性：String 是只读字符串，是一个典型的 immutable 对象，对它进行任何操作，其实都是创建一个新的对象，再把引用指向该对象。不变模式的主要作用在于当一个对象需要被多线程共享并频繁访问时，可以保证数据的一致性；
• 常量池优化：String 对象创建之后，会在字符串常量池中进行缓存，如果下次创建同样的对象时，会直接返回缓存的引用；
• final：使用 final 来定义 String 类，表示 String 类不能被继承，提高了系统的安全性。

8.在使用 HashMap 的时候，用 String 做 key 有什么好处？

HashMap 内部实现是通过 key 的 hashcode 来确定 value 的存储位置，因为字符串是不可变的，所以当创建字符串时，它的 hashcode 被缓存下来，不需要再次计算，所以相比于其他对象更快。