Java String 核心机制与常用 API 实战

5. 实例化方式对比

String s1 = "hello";           // 直接字面量，优先查常量池
String s2 = new String("hello"); // 强制在堆中创建新对象

public void testInstantiation() {
    String s1 = "hello";
    String s2 = "hello";
    String s3 = new String("hello");
    String s4 = new String("hello");
    
    System.out.println(s1 == s2);      // true (常量池)
    System.out.println(s1 == s3);      // false (堆 vs 池)
    System.out.println(s3 == s4);      // false (两次 new)
    
    System.out.println(s1.equals(s2)); // true (内容相等)
    System.out.println(s1.equals(s3)); // true (内容相等)
}

6. 字符串拼接优化

常量 + 常量会在编译期优化为常量池对象；变量参与拼接则通常在运行时通过 StringBuilder 实现。

public void testConcatenation() {
    String s1 = "hello";
    String s2 = "world";
    String s3 = "helloworld";
    String s4 = "hello" + "world";     // 编译期优化，同 s3
    String s5 = s1 + "world";          // 运行期 StringBuilder
    String s6 = "hello" + s2;          // 运行期 StringBuilder
    String s7 = s1 + s2;               // 运行期 StringBuilder
    
    System.out.println(s3 == s4); // true
    System.out.println(s3 == s5); // false
    System.out.println(s3 == s6); // false
    System.out.println(s3 == s7); // false
}

// 使用 final 修饰的变量，编译器可将其视为常量进行优化
public void testFinalConcatenation() {
    final String s1 = "hello";
    final String s2 = "world";
    String s3 = "helloworld";
    String s5 = s1 + "world";
    String s6 = "hello" + s2;
    
    System.out.println(s3 == s5); // true
    System.out.println(s3 == s6); // true
}

二、构造器与类型转换

1. 常用构造器

• String()：空字符串。
• String(String original)：复制传入字符串。
• String(char[] value)：从字符数组构建。
• String(byte[] bytes)：使用默认字符集解码字节数组。
• String(byte[] bytes, String charsetName)：指定字符集解码。

2. String 与 char 互转

public void testCharConversion() {
    String str = "hello";
    
    // String -> char[]
    char[] arr = str.toCharArray();
    for (char c : arr) {
        System.out.print(c);
    }
    
    // char[] -> String
    String str1 = new String(arr);
    System.out.println(str1); // hello
}

3. String 与 byte 互转

注意字符编码对字节长度的影响（UTF-8 下汉字占 3 字节，GBK 下占 2 字节）。

public void testByteConversion() {
    String str = "中国";
    
    // String -> byte[]
    byte[] arr = str.getBytes(); // 默认字符集
    for (byte b : arr) {
        System.out.print(b + " "); // 输出类似 -28 -72 -83 -27 -101 -67
    }
    
    // byte[] -> String
    String str2 = new String(arr);
    System.out.println(str2); // 中国
}

三、常用方法速查

以下方法涵盖了日常开发中最高频的操作，建议熟记：

1. 判断与长度

   • boolean isEmpty(): 是否为空。
   • int length(): 返回长度。
   • boolean contains(CharSequence s): 是否包含子串。

2. 比较操作

   • boolean equals(Object obj): 区分大小写比较内容。
   • boolean equalsIgnoreCase(Object obj): 忽略大小写比较。
   • int compareTo(String other): 按 Unicode 值比较大小。
   • int compareToIgnoreCase(String other): 忽略大小写比较大小。

3. 查找与截取

   • int indexOf(int ch): 首次出现索引，未找到返回 -1。
   • int lastIndexOf(int ch): 最后一次出现索引。
   • String substring(int beginIndex): 从开始截取到末尾。
   • String substring(int beginIndex, int endIndex): 指定范围截取（含头不含尾）。
   • char charAt(int index): 获取指定位置字符。

4. 转换与格式化

   • String toLowerCase() / toUpperCase(): 大小写转换。
   • String trim(): 去除首尾空白符。
   • char[] toCharArray(): 转为字符数组。
   • static String valueOf(...): 将基本类型转为字符串。

5. 匹配与替换

   • boolean startsWith(String prefix): 是否以某前缀开头。
   • boolean endsWith(String suffix): 是否以某后缀结尾。
   • String replace(char oldChar, char newChar): 单个字符替换。
   • String replaceAll(String regex, String replacement): 正则替换所有匹配项。
   • String replaceFirst(String regex, String replacement): 正则替换第一个匹配项。

6. 特殊方法

   • String intern(): 如果字符串已在常量池，返回池内引用；否则加入池并返回。

掌握这些机制和方法，能让你的字符串处理逻辑更加稳健高效。