String类内部维护了一个char[]类型的value用来存储字符串,相对来说源码较为简单些。
String的不可变主要体现在三个方面:
String类被定义为final类型,不可被继承
String中的value[]被定义为final
String中的所有生成新的String的操作底层都调用Array.copy或者System.copy来生成一个新的String对象
public String(String original) { this.value = original.value; this.hash = original.hash; } String(char[] value, boolean share) { // assert share : "unshared not supported"; this.value = value; }
以上两个是较为特殊的一类构造函数,第一个用一个现成的String来初始化一个新的String对象,构造方法直接将新的String对象的value指向老的value对象。由于String是不可变的,所以这里不需要重新copy一份value的对象。第二个构造方法看似会破坏String类型的不可变性(当参数value变化时String也会变化),但该构造方法并没有声明为public,只允许在包内使用,被声明为public的String(char value[])底层调用的是Array.copy来实现底层数据拷贝的,上述的两个构造函数已经不建议使用
public String(char value[], int offset, int count) { if (offset < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset); } if (count < 0) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(count); } // Note: offset or count might be near -1>>>1. if (offset > value.length - count) { throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count); } this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count); }
上面这个构造函数较为典型,很多其他的构造函数都与其类似或者底层调用了该构造函数,入参是一个char数组(byte[]),offset偏移位置及count偏移量。底层调用Arrays.copy函数来进行深度复制。
public String(StringBuffer buffer) { synchronized(buffer) { //保证线程安全 this.value = Arrays.copyOf(buffer.getValue(), buffer.length()); } } public String(StringBuilder builder) { this.value = Arrays.copyOf(builder.getValue(), builder.length()); }
上述两个构造函数入参分别是StringBuffer和StringBuilder,底层都是调用Arrays.copyOf,唯一不同的是StringBuffer是线程安全的,所有调用时需要用synchronized关键字。
static int indexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount, char[] target, int targetOffset, int targetCount, int fromIndex) { if (fromIndex >= sourceCount) { return (targetCount == 0 ? sourceCount : -1); } if (fromIndex < 0) { fromIndex = 0; } if (targetCount == 0) { return fromIndex; } char first = target[targetOffset]; int max = sourceOffset + (sourceCount - targetCount); for (int i = sourceOffset + fromIndex; i <= max; i++) { /* Look for first character. */ if (source[i] != first) { while (++i <= max && source[i] != first); } /* Found first character, now look at the rest of v2 */ if (i <= max) { int j = i + 1; int end = j + targetCount - 1; for (int k = targetOffset + 1; j < end && source[j] == target[k]; j++, k++); if (j == end) { /* Found whole string. */ return i - sourceOffset; } } } return -1; } static int lastIndexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount, char[] target, int targetOffset, int targetCount, int fromIndex) { /* * Check arguments; return immediately where possible. For * consistency, don't check for null str. */ int rightIndex = sourceCount - targetCount; if (fromIndex < 0) { return -1; } if (fromIndex > rightIndex) { fromIndex = rightIndex; } /* Empty string always matches. */ if (targetCount == 0) { return fromIndex; } int strLastIndex = targetOffset + targetCount - 1; char strLastChar = target[strLastIndex]; int min = sourceOffset + targetCount - 1; int i = min + fromIndex; startSearchForLastChar: while (true) { while (i >= min && source[i] != strLastChar) { i--; } if (i < min) { return -1; } int j = i - 1; int start = j - (targetCount - 1); int k = strLastIndex - 1; while (j > start) { if (source[j--] != target[k--]) { i--; continue startSearchForLastChar; } } return start - sourceOffset + 1; } }
indexOf和lastIndexOf主要是index和lastIndex函数的底层调用,通读代码会发现底层实现并没有特别牛逼的kmp算法,仍然是一个字符一个字符扫描实现的。其中lastIndexOf还是用了continue startSearchForLastChar;相对来说比较少见。
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; } } //如果找不到则返回this 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]; //替换 buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c; i++; } //返回新的String,利用上述包内的非public构造函数 return new String(buf, true); } } return this; }
replace用于将String对象中的一个字符替换为另一个字符,如果找不到制定的字符则返回本身,如果找到则会另建一个新的String对象返回。
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