String对象的不可变原因，String对象的内存布局，及String对象之间的执行==，equals，+运算时的分析。

Author: Msuenb

Date: 2023-02-16

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java.lang.String类代表字符串。String 对象用于保存字符串，也就是一组字符序列。字符串是常量，它们的值在创建后不能更改。

String 的特点

1. String 是 final 类，不能被其他的类继承

2. String 类实现了 Comparable 接口，String 对象可以比较大小

3. String 对象内部是用字符数组保存字符串内容的

   JDK9之前是 private final char value[] 数组，JDK9之后是 byte[] 数组

   "hello"等效于char[] value = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'}

4. String 对象是不可变对象，一旦进行修改，就会产生新对象

   注意：

   • String 类的 char[] value 数组是 final 修饰的，说明 value 数组地址不可变，不是数组元素不可变
   • 由于 value 数组是 private 的，所以在 String 类外无法直接修改 value 数组的元素值(除非用反射)
   • String 类中的方法涉及到 value 数组长度变化，或修改元素值，都是用用新对象来表示修改后内容

   final char[] value = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'};
   // value = new char[5];    // value 的地址不可修改
   value[0] = 'H'; // 可以修改 value 元素值
   
   String str = "hello";
   str = "world";  
   // 不会修改 "hello", 会在池中创建一个新的String对象接受 "world"  str指向这个新对象 共会创建两个对象
   

5. String 对象不可变，可以共享（节省内存）。Java 中把需要共享的字符串常量对象存放在常量池中。

   String s1 = "hello";
   String s2 = "hello";
   System.out.println(s1 == s2);   // true
   // 内存中只有一个 "hello" 对象被创建，同时被s1和s2共享
   

创建String对象

总的来说，String 对象的创建方式有两种：直接赋值 和 使用构造器，这两种方式的机制是不一样的

• 直接赋值：String str1 = "hello";
  • 先从常量池中查看是否有 "hello" 数据空间，如果有，直接指向；如果没有，重新创建，然后指向。
  • str1 最终指向的是常量池的空间地址
• 调用构造器：String str2 = new String("hello")
  • 先在堆中创建空间，里面维护了 char[] value属性。
  • 如果常量池中有 "hello" 数据空间，value 直接指向 "hello" 空间；如果没有，重新创建，然后指向。
  • str2 最终指向的是堆中的空间地址；value 才是指向常量池的空间地址

String 内存分析

针对下面两行代码分析 String 对象的创建过程和内存布局

String str1 = "hello";
String str2 = new String("hello");

String 内存布局：

String 对象创建过程：

• String str1 = "hello";
  1. 先去查看常量池中是否有 "hello" 数据空间，没有，创建 "hello" 数据空间
  2. 将 "hello" 数据空间的地址返回给 String 对象引用 str
• String str2 = new String("hello");
  3. 先在堆中开辟空间，里面维护了 value 属性，str2 指向这片空间
  4. 检查常量池中是否有 "hello" 数据空间，有，value 直接指向 "hello" 数据空间

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哪些字符串对象地址放入字符串常量池：

需要共享的字符串地址记录到字符串常量池的table表中，不需要共享的字符串对象其地址值不需要记录到字符串常量池的table表中。
除了以下2种，其他的都不放入字符串常量池：
1. "..." 字符串字面量
2. 字符串对象.intern()的结果
 
其他：
1. 直接new
2. valueOf，copyValueOf等
3. 字符串对象拼接：concat拼接 以及 +左右两边出现  非字符串字面量拼接
4. toUpperCase，toLowerCase，substring，repalce等各种String方法得到的字符串
其实下面这些方式，本质都是新new的，其地址都是指向堆空间。

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String对象的创建形式

String对象的创建方式有两种，使用其它形式生成String对象，像valueOf()或toString()，它们在底层也是调用String的构造方法

• 直接赋值

  String str = "hello";
  

• 构造方法

  用于创建 String 对象的构造方法有很多，比较常用的有以下几个：

  1. public String() ：其表示创建空字符序列。
  2. String(String original)：其表示创建一个与参数相同的字符序列；也即新创建的字符串是该参数字符串的副本。
  3. public String(char[] value) ：通过当前参数中的字符数组来构造新的String。
  4. public String(byte[] bytes) ：通过使用默认字符集解码当前参数中的字节数组来构造新的String。也可以指定字符集

  String str1 = new String();  // 创建一个空字符串
  String str2 = new String("hello");
  System.out.println(str1.equals(""));    // true
  
  char[] value = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'};	// 字符数组
  String str3 = new String(value);
  
  byte[] bytes = {104, 101, 108, 108, 111};	// 字节数组
  String str5 = new String(bytes);	// hello
  

• valueOf和copyValueOf方法：

  1. static String copyValueOf(char[] data)： 返回指定数组中表示该字符序列的 String

  2. static String valueOf(char[] data) ： 返回指定数组中表示该字符序列的 String

  3. static String valueOf(xx value)：xx支持各种数据类型，返回各种数据类型的value参数的字符串表示形式。

  char[] data = {'h','e','l','l','o','j','a','v','a'};
  String s1 = String