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环境说明：Windows 10 + IntelliJ IDEA 2021.3.2 + Jdk 1.8

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前言

  String类是Java中最常用的类之一，它提供了许多方便的方法来操作字符串。本教程将深入讲解String类的使用方法，包括创建字符串、字符串的比较、连接、子串、替换、分割等操作。

摘要

本教程主要包括以下内容：

• String类概述
• String类源码解析
• String类常用方法介绍
• String类方法使用介绍
  • 如何创建字符串
  • 字符串比较
  • 字符串连接
  • 提取子串
  • 替换字符串
  • 分割字符串
  • 字符串长度
  • 字符串搜索
• 测试用例
  • 测试代码
  • 测试结果
  • 测试代码分析
• 小结

String类

概念

  String类是Java中最常用的类之一，它表示字符串类型的数据。字符串是由一系列字符组成的，可以用双引号括起来表示，例如：“Hello World”。Java中的String类是不可变的，一旦被创建，它的值就不能被改变。这意味着每次对一个字符串进行操作时，都需要创建一个新的字符串对象。

优缺点分析

优点：

1. 不可变性：String对象创建后，其内容不能被修改，这就保证了程序中的某些变量在被赋值后不能再被修改，从而保证了程序的正确性和健壮性；
2. 可重用性：String对象可以被多个变量引用，因为其内容不可变，所以可以在程序中多次使用同一个String对象来表示相同的字符串，这就提高了程序的性能；
3. 安全性：由于String对象的不可变性，程序在使用字符串时不需要担心修改原始数据的风险，从而保证了程序的安全性；
4. 常量池：Java中的字符串常量会被存储在常量池中，相同字符串只会在内存中存储一份，从而节省了内存空间。

缺点：

1. 可能会产生大量的临时对象：由于字符串的不可变性，每次字符串的拼接、切割等操作都会产生新的String对象，如果频繁进行这些操作，可能会导致大量的临时对象被创建，从而影响程序的性能；
2. 比较操作不高效：由于String对象的比较操作是逐字符比较的，如果比较的字符串过长，比较操作可能会很耗时。

应用场景

应用场景：

1. 字符串处理：String类是Java中最常用的字符串处理类，通常用于存储和处理文本，如读取文件、解析XML等；
2. 数据库操作：在Java中进行数据库操作时，经常需要使用字符串来表示SQL语句、表名、字段名等；
3. 网络通信：在网络通信中，很多协议都是基于字符串的，例如HTTP协议、FTP协议等，使用String类可以方便地表示和处理这些通信协议。

源码分析

下面是Java中String类的部分源码：

public final class String
    implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    
    // 字符串的值，底层是一个字符数组
    private final char value[];
    
    // 字符串的长度
    private final int count;
    
    // 缓存hash值，默认为0
    private int hash; 

    // 构造函数，传入一个字符数组
    public String(char value[]) {
        this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);
        this.count = value.length;
     }

     // 返回字符串的长度
     public int length() {
        return count;
     }

    // 返回指定索引位置的字符
    public char charAt(int index) {
        if ((index < 0) || (index >= count)) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
        }
        return value[index];
    }

    // 返回从beginIndex到endIndex-1位置的子字符串
    public String substring(int beginIndex, int endIndex) {
        if (beginIndex < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
        }
        if (endIndex > count) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
        }
        if (beginIndex > endIndex) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex);
        }
        return ((beginIndex == 0) && (endIndex == count)) ? this :
            new String(value, beginIndex, endIndex - beginIndex);
    }

    // 比较字符串的内容是否相等
    public boolean equals(Object anObject) {
        if (this == anObject) {
            return true;
        }
        if (anObject instanceof String) {
            String anotherString = (String)anObject;
            int n = count;
            if (n == anotherString.count) {
                char v1[] = value;
                char v2[] = anotherString.value;
                int i = 0;
                while (n-- != 0) {
                    if (v1[i] != v2[i])
                        return false;
                    i++;
                }
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    // 判断字符串是否包含指定的字符序列
    public boolean contains(CharSequence s) {
        return indexOf(s.toString()) > -1;
    }

}

  从上述代码中可以看出，String类是不可变的，即一旦被创建，其值不可更改。在构造函数中，传入一个字符数组，并将其复制到类中的value数组中，最终得到一个完整的字符串。String类中包含了多个常用的方法，例如length()、charAt()、substring()、equals()和contains()等方法。这些方法都对字符串进行了不同程度的操作，例如返回字符串的长度、返回指定索引位置的字符、返回子字符串、比较字符串的内容是否相等、判断字符串是否包含指定的字符序列等。

常用方法

在String类中，包含了多个常用的方法，例如：

1. length()：返回字符串的长度。
2. charAt(int index)：返回指定索引位置的字符。
3. substring(int beginIndex, int endIndex)：返回从beginIndex到endIndex-1位置的子字符串。
4. equals(Object anObject)：比较字符串的内容是否相等。
5. contains(CharSequence s)：判断字符串是否包含指定的字符序列。

具体方法介绍

如何创建字符串

在Java中创建字符串有两种方式。第一种是使用字符串字面值，例如：

String str = "Hello World";

第二种是使用String类的构造方法，例如：

String str = new String("Hello World");

  第二种方式比较消耗资源，因为它会在堆中创建一个新的字符串对象。建议使用第一种方式创建字符串。

字符串比较

在Java中比较字符串可以使用equals()方法或==运算符。例如：

String str1 = "Hello World";
String str2 = "Hello World";
String str3 = new String("Hello World");

System.out.println(str1.equals(str2)); // true
System.out.println(str1 == str2); // true
System.out.println(str1.equals(str3)); // true
System.out.println(str1 == str3); // false

  需要注意的是，equals()方法比较的是两个字符串的值是否相等；==运算符比较的是两个字符串的引用是否相等。

字符串连接

在Java中可以使用+运算符或concat()方法连接两个字符串。例如：

String str1 = "Hello";
String str2 = "World";
String str3 = str1 + " " + str2;
String str4 = str1.concat(" ").concat(str2);

System.out.println(str3); // "Hello World"
System.out.println(str4); // "Hello World"

  需要注意的是，每次连接字符串都会创建一个新的字符串对象，因此在连接多个字符串时应该使用StringBuilder或StringBuffer类。

字符串长度

可以使用length()方法获取字符串的长度，如下：

String str = "Hello World";
int len = str.length();

提取子串

在Java中可以使用substring()方法提取字符串的子串。例如：

String str1 = "Hello World";
String str2 = str1.substring(6); // "World"
String str3 = str1.substring(0, 5); // "Hello"

System.out.println(str2);
System.out.println(str3);

  其中，substring(int beginIndex)方法用于提取从指定位置开始到字符串末尾的子串；substring(int beginIndex, int endIndex)方法用于提取从指定位置开始到指定位置结束的子串。

替换字符串

在Java中可以使用replace()方法或replaceAll()方法替换字符串中的内容。例如：

    //替换字符串
    public static void testReplace() {
        String str1 = "Hello World";
        String str2 = str1.replace("World", "Java"); // "Hello Java"
        String str3 = str1.replaceAll("o", "O"); // "HellO WOrld"

        System.out.println(str2);
        System.out.println(str3);
    }

执行结果截图如下：

  其中，replace(CharSequence oldChar, CharSequence newChar)方法用于替换字符串中的指定字符或字符串；replaceAll(String regex, String replacement)方法用于替换字符串中的正则表达式匹配项。

分割字符串

在Java中可以使用split()方法将字符串分割成字符串数组。例如：

    //分割字符串
    public static void testSplit() {
        String str1 = "Hello,World,Java";
        String[] str2 = str1.split(","); // {"Hello", "World", "Java"}

        for (String str : str2) {
            System.out.println(str);
        }
    }

执行结果截图如下：

  需要注意的是，split()方法的参数可以是一个正则表达式。如果分割符是一个普通字符，可以使用Pattern.quote()方法将其转义。

字符串搜索

  可以使用indexOf()方法和lastIndexOf()方法来查找子字符串在字符串中的位置，如下：

    //字符串搜索
    public static void testIndexOf() {
        String str = "Hello World";
        int index1 = str.indexOf("o");         // 4
        int index2 = str.lastIndexOf("o");     // 7
        System.out.println("index1:" + index1);
        System.out.println("index2:" + index2);
    }

    public static void main(String[] args) {
        testIndexOf();
    }

执行结果截图如下：

测试用例

如下我将实际运用如上方法进行简单演示，以帮助同学们更好的理解与使用。

测试代码

如下：

public class StringTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "Hello";
        String str2 = "hello";

        // test string equality with case sensitive
        if (str1.equals(str2)) {
            System.out.println("The two strings are equal.");
        } else {
            System.out.println("The two strings are not equal.");
        }

        // test string equality with case insensitive
        if (str1.compareToIgnoreCase(str2) == 0) {
            System.out.println("The two strings are equal.");
        } else {
            System.out.println("The two strings are not equal.");
        }

        // test substring
        String str = "Hello World";
        String str3 = str.substring(0, 5);
        String str4 = str.substring(6);
        System.out.println(str3 + " " + str4);

        // test string length
        int len = str.length();
        System.out.println(len);

        // test string concatenation
        String str5 = "Java";
        String str6 = str1 + " " + str5;
        System.out.println(str6);

        // test string replace
        String newStr = str.replace("World", "Java");
        System.out.println(newStr);
    }
}

测试结果

执行如上测试用例，结果如下：

测试用例代码分析

该代码演示了 Java 中 String 类的常用方法，主要包括：

1. equals() 方法用于比较两个字符串是否相等，区分大小写；
2. compareToIgnoreCase() 方法用于比较两个字符串是否相等，不区分大小写；
3. substring() 方法用于截取字符串中的子串；
4. length()方法用于获取字符串的长度；
5. 字符串拼接使用 + 号；
6. replace() 方法用于替换字符串中的字符或子串。

在该代码中，需要注意以下几点：

1. 字符串比较使用 equals() 和 compareToIgnoreCase() 方法；
2. 截取子串使用 substring()方法，指定起始位置和结束位置；
3. 构造新字符串使用 + 号；
4. 替换字符或子串使用 replace() 方法，指定要替换的字符或子串和替换后的字符或子串。

小结

  本教程介绍了Java中String类的使用方法，包括创建字符串、字符串的比较、连接、子串、替换、分割等操作。需要注意的是，由于每次操作都会创建一个新的字符串对象，因此在进行大量字符串操作时应该使用StringBuilder或StringBuffer类。在实际开发中，String类是非常常用的一个类，掌握好它的使用方法对于编写高效的Java程序非常重要。

附录源码

  如上涉及所有源码均已上传同步在「Gitee」，提供给同学们一对一参考学习，辅助你更迅速的掌握。

结语

本篇文章对Java中String类的基础内容进行了详细的讲解，希望能够帮助读者更好地掌握Java语言中字符串的操作方法。

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