java string 分析_java String 可变性的分析
前言
这两天在看java面试相关的一些问题,很偶然也很幸运的看到了下面这篇文章。
这篇文章的作者有一系列关于java深入学习的文章,很值得一看,个人觉得非常好,很有收获。
起因
正如我们所理解的,通过
string hello = "hello world!";
和
string xx = new string("hello world!");
得到的字符串对象是不一样的,new方式是在堆空间中创建的,而直接的字符串则是先被放到常量池中。如果有新的与之一样的对象被创建,则直接让这个新对象引用常量池中的这个地址即可。
这样的好处就是可以最大限度的节省内存空间。
而使用new方式创建的则就不一样了,只要是用了new创建字符串,就会在堆空间中开辟出一块内存,然后返回这个内存地址的引用。所以这样创建的对象,即使内容一致,也不会是指向同一个内存地址。
下面用几个简单的代码做下测试。
/**
*字符串中对于内容和地址的判定可以用下面两种方式,但侧重点不一样。
*/
equals // 判断 两个字符串的内容是否一致
== // 判断两个字符串的内存地址是否一致
且看下面的代码:
public static void simple() {
string s1 = "hello world!";
string s2 = "hello world!";
string s3 = new string("hello world!");
string s4 = new string("hello world!");
// 下面开始比较引用和内容的比较
system.out.println("字符串赋值方式:");
system.out.println(s1==s2);
system.out.println(s1.equals(s2));
system.out.println("\n字符串赋值方式和new方式:");
system.out.println(s1==s3);
system.out.println(s1.equals(s3));
system.out.println("\nnew 方式:");
system.out.println(s3==s4);
system.out.println(s3.equals(s4));
}
得到的结果如下:
字符串赋值方式:
true
true
字符串赋值方式和new方式:
false
true
new 方式:
false
true
结果却是和我们所说的那样。
深入源码
不出所料,string确实是“不可变的”,每次改变底层其实都是创建了一个心的字符串对象,然后赋予了新值。
为什么会这样呢?我们也许可以在源码中找到真相。
哦,原来java对于string类只是维护了一个final类型的字符数组啊。怪不得赋值之后就不能改变了呢。
但是也许你会有疑问,咦,不对啊,“我经常使用string的什么replace方法改变字符串的内容啊。你这则么解释呢?”
其实答案还是那样,它真的没变,我们并没有看到事情的真相,相信看完下面的源码,你就明白了。
/**
* returns a string resulting from replacing all occurrences of
* {@code oldchar} in this string with {@code newchar}.
*
* if the character {@code oldchar} does not occur in the
* character sequence represented by this {@code string} object,
* then a reference to this {@code string} object is returned.
* otherwise, a {@code string} object is returned that
* represents a character sequence identical to the character sequence
* represented by this {@code string} object, except that every
* occurrence of {@code oldchar} is replaced by an occurrence
* of {@code newchar}.
*
* examples:
*
* "mesquite in your cellar".replace('e', 'o')
* returns "mosquito in your collar"
* "the war of baronets".replace('r', 'y')
* returns "the way of bayonets"
* "sparring with a purple porpoise".replace('p', 't')
* returns "starring with a turtle tortoise"
* "jonl".replace('q', 'x') returns "jonl" (no change)
*
*
* @param oldchar the old character.
* @param newchar the new character.
* @return a string derived from this string by replacing every
* occurrence of {@code oldchar} with {@code newchar}.
*/
public string replace(char oldchar, char newchar) {
if (oldchar != newchar) {
int len = value.length;
int i = -1;
char[] val = value; /* avoid getfield opcode */
while (++i < len) {
if (val[i] == oldchar) {
break;
}
}
if (i < len) {
char buf[] = new char[len];
for (int j = 0; j < i; j++) {
buf[j] = val[j];
}
while (i < len) {
char c = val[i];
buf[i] = (c == oldchar) ? newchar : c;
i++;
}
return new string(buf, true);
}
}
return this;
}
源码中很明确的使用了
new string(buf, true);
的方式返回给调用者新对象了。
真的不可变吗?
读到上面的内容,其实基本上已经够了。但是了解一下更深层次的内容,相信对我们以后编程来说会更好。
源码中清楚的使用char[] value来盛装外界的字符串数据。也就是说字符串对象的不可变的特性,其实是源自value数组的final特性。
那么我们可以这么想,我们不改变string的内容,而是转过头来改变value数组的内容(可以通过反射的方式来修改string对象中的private属性的value),结果会怎样呢?
答案是真的会变哦。
可以先看下下面的代码
private static void deep() throws nosuchfieldexception, illegalaccessexception {
string hello = "hello world!";
string xx = new string("hello world!");
string yy = "hello world!";
/**
* 判断字符串是否相等,默认以内存引用为标准
*/
system.out.println(hello == xx);
system.out.println(hello == yy);
system.out.println(xx == yy);
// 查看hello, xx, yy 三者所指向的value数组的真实位置
field hello_field = hello.getclass().getdeclaredfield("value");
hello_field.setaccessible(true);
char[] hello_value = (char[]) hello_field.get(hello);
system.out.println( hello_field.get(hello));
field xx_field = xx.getclass().getdeclaredfield("value");
xx_field.setaccessible(true);
char[] xx_value = (char[]) xx_field.get(xx);
system.out.println(xx_field.get(xx));
field yy_field = yy.getclass().getdeclaredfield("value");
yy_field.setaccessible(true);
char[] yy_value = (char[]) yy_field.get(yy);
system.out.println(yy_field.get(yy));
/**
* 经过反射获取到这三个字符串对象的最底层的引用数组value,发现如果一开始内容一致的话,java底层会将创建的字符串对象指向同一个字符数组
*
*/
// 通过反射修改字符串引用的value数组
field field = hello.getclass().getdeclaredfield("value");
field.setaccessible(true);
char[] value = (char[]) field.get(hello);
system.out.println(value);
value[5] = '^';
system.out.println(value);
// 验证xx是否被改变
system.out.println(xx);
}
结果呢?
false
true
false
[c@6d06d69c
[c@6d06d69c
[c@6d06d69c
hello world!
hello^world!
hello^world!
真的改变了。
而我们也可以发现,hello,xx, yy最终都指向了内存中的同一个value字符数组。这也说明了java在底层做了足够强的优化处理。
当创建了一个字符串对象时,底层会对应一个盛装了相应内容的字符数组;此时如果又来了一个同样的字符串,对于value数组直接获取刚才的那个引用即可。(相信我们都知道,在java中数组其实也是一个对象类型的数据,这样既不难理解了)。
不管是字符串直接引用方式,还是new一个新的字符串的方式,结果都是一样的。它们内部的字符数组都会指向内存中同一个“对象”(value字符数组)。
总结
稍微有点乱,但是从这点我们也可以看出string的不可变性其实仍旧是对外界而言的。在最底层,java把这一切都给透明化了。我们只需要知道string对象有这点特性,就够了。
其他的,日常应用来说,还是按照string对象不可变来使用即可。
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