Java String 类 - AuroraLilis

字符串广泛应用在 Java 编程中，在 Java 中字符串属于对象，Java 提供了 String 类来创建和操作字符串。

String 基础用法#

创建String

String a = "hello world!";
String b = new String("hello world!");
char[] chs = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'};
String c = new String(chs);

获取字符串长度

int len = str.length();

连接字符串

string1.concat(string2); // 返回 string2 连接 string1 的新字符串。
"hello," + " world" + "!";

常用API#

char charAt(int index);

返回指定索引处的 char 值。

int compareTo(String anotherString)

字符串比较(字典序)。

boolean startsWith(String prefix)

测试此字符串是否以指定的前缀开始。

boolean endsWith(String suffix)

测试此字符串是否以指定的后缀结束。

byte[] getBytes()

使用平台的默认字符集将此 String 编码为 byte 序列，并将结果存储到一个新的 byte 数组中。

byte[] getBytes(String charsetName)

使用指定的字符集将此 String 编码为 byte 序列，并将结果存储到一个新的 byte 数组中。

int indexOf(int ch)

返回指定字符在此字符串中第一次出现处的索引。

int indexOf(int ch, int fromIndex)

返回在此字符串中第一次出现指定字符处的索引，从指定的索引开始搜索。

int indexOf(String str)

返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引。

int indexOf(String str, int fromIndex)

返回指定子字符串在此字符串中第一次出现处的索引。

int length()

返回此字符串的长度。

String replace(char oldChar, char newChar)

返回一个新的字符串，它是通过用 newChar 替换此字符串中出现的所有 oldChar 得到的。

String replaceAll(String regex, String replacement)

使用给定的 replacement 替换此字符串所有匹配给定的正则表达式的子字符串。

String[] split(String regex)

根据给定正则表达式的匹配拆分此字符串。

String substring(int beginIndex, int endIndex)

返回一个新字符串，它是此字符串的一个子字符串。

char[] toCharArray()

将此字符串转换为一个新的字符数组。

String toLowerCase()

使用默认语言环境的规则将此 String 中的所有字符都转换为小写。

String toUpperCase()

使用默认语言环境的规则将此 String 中的所有字符都转换为大写。

String trim()

返回字符串的副本，忽略前导空白和尾部空白。

isEmpty()

判断字符串是否为空。

String 基础特性#

不可变性

Java的String对象一旦创建，其内容不可修改。所有看似修改的操作（如拼接、替换）实际上是创建新的String对象。

String s = "Hello";
s = s + " World"; // 创建新对象，原"Hello"仍存在内存中

字符串常量池

Java通过字符串池优化内存，相同字面量的字符串会复用池中的对象（通过intern()方法可手动入池）。

String s1 = "abc"; // 从池中获取
String s2 = new String("abc"); // 强制创建新对象
System.out.println(s1 == s2); // false（比较对象地址）
System.out.println(s1.equals(s2)); // true（比较内容）

字符串比较

必须使用equals()而非==来比较内容，因为==比较的是对象地址。

String 深入用法#

高效字符串操作

StringBuilder与StringBuffer 频繁修改字符串时，使用StringBuilder（非线程安全）或StringBuffer（线程安全）避免频繁创建新对象。
- ```
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello").append(" World");
String result = sb.toString(); // 高效拼接
```
字符串分割与正则表达式 使用split()和正则表达式处理复杂字符串：
- ```
String str = "a,b,c";
String[] parts = str.split(","); // ["a", "b", "c"]
```

字符串格式化

String.format()

似C的printf，支持格式化输出：

String formatted = String.format("Name: %s, Age: %d", "Alice", 30);

Java 15+ 的文本块（Text Blocks）

String json = """
              {
                  "name": "Alice",
                  "age": 30
              }
              """;

编码与字节转换

byte[] utf8Bytes = str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
String decoded = new String(utf8Bytes, StandardCharsets.UTF_8);

与C++ std::string和Python str的对比#

不可变性

Java：String不可变，修改操作生成新对象。
C++：std::string是可变的，直接修改原对象。

std::string s = “Hello”; s += ” World”; // 直接修改原对象


- Python：`str`不可变，类似Java，修改生成新对象。

> 2. 内存管理

- Java：依赖JVM垃圾回收，字符串池优化内存。
- C++：手动管理内存（RAII），`std::string`内部使用动态数组。
- Python：引用计数和垃圾回收，字符串驻留（类似池化）优化。

> **3. **常用操作

- 拼接效率
- Java：推荐`StringBuilder`（`O(n)`复杂度）。
- C++：直接使用`+=`或`append()`（动态数组扩容，高效）。
- Python：推荐`join()`（高效处理列表拼接）。
- 切片与索引
- Java：需用`substring(begin, end)`。
- C++：`substr(pos, length)`。
- Python：直接使用`s[start:end]`语法，最简洁。

> 4. Unicode支持

- Java：`String`内部为UTF-16，需注意代理对（Surrogate Pairs）。
- Python3：`str`默认支持Unicode，透明处理多语言文本。