Java字符串和编码可以这样学

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String

在Java中,String是一个引用类型,它本身也是一个class。但是,Java编译器对String有特殊处理,即可以直接用"…"来表示一个字符串:

String s1 = "Hello!";

实际上字符串在String内部是通过一个char[]数组表示的,因此,按下面的写法也是可以的:

String s2 = new String(new char[] {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '!'});

因为String太常用了,所以Java提供了"…"这种字符串字面量表示方法。

Java字符串的一个重要特点就是字符串不可变。这种不可变性是通过内部的private final char[]字段,以及没有任何修改char[]的方法实现的。

例子:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s = "Hello";
        System.out.println(s);
        s = s.toUpperCase();
        System.out.println(s);
    }
}

根据上面代码的输出,试解释字符串内容是否改变。

1.1、字符串比较

当我们想要比较两个字符串是否相同时,要特别注意,我们实际上是想比较字符串的内容是否相同。必须使用equals()方法而不能用==

我们看下面的例子:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";
        String s2 = "hello";
        System.out.println(s1 == s2);
        System.out.println(s1.equals(s2));
    }
}

从表面上看,两个字符串用==equals()比较都为true,但实际上那只是Java编译器在编译期,会自动把所有相同的字符串当作一个对象放入常量池,自然s1s2的引用就是相同的。

所以,这种==比较返回true纯属巧合。换一种写法,==比较就会失败:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "hello";
        String s2 = "HELLO".toLowerCase();
        System.out.println(s1 == s2);
        System.out.println(s1.equals(s2));
    }
}

结论:两个字符串比较,必须总是使用equals()方法。

要忽略大小写比较,使用equalsIgnoreCase()方法。

String类还提供了多种方法来搜索子串、提取子串。常用的方法有:

// 是否包含子串:
"Hello".contains("ll"); // true

注意到contains()方法的参数是CharSequence而不是String,因为CharSequenceString的父类。

搜索子串的更多的例子:

"Hello".indexOf("l"); // 2
"Hello".lastIndexOf("l"); // 3
"Hello".startsWith("He"); // true
"Hello".endsWith("lo"); // true

提取子串的例子:

"Hello".substring(2); // "llo"
"Hello".substring(2, 4); "ll"

注意索引号是从0开始的。

1.2、去除首尾空白字符

使用trim()方法可以移除字符串首尾空白字符。空白字符包括空格,\t\r\n

"  \tHello\r\n ".trim(); // "Hello"

注意:trim()并没有改变字符串的内容,而是返回了一个新字符串。

另一个strip()方法也可以移除字符串首尾空白字符。它和trim()不同的是,类似中文的空格字符\u3000也会被移除:

"\u3000Hello\u3000".strip(); // "Hello"
" Hello ".stripLeading(); // "Hello "
" Hello ".stripTrailing(); // " Hello"

String还提供了isEmpty()isBlank()来判断字符串是否为空和空白字符串:

"".isEmpty(); // true,因为字符串长度为0
"  ".isEmpty(); // false,因为字符串长度不为0
"  \n".isBlank(); // true,因为只包含空白字符
" Hello ".isBlank(); // false,因为包含非空白字符

1.3、替换子串

要在字符串中替换子串,有两种方法。一种是根据字符或字符串替换:

String s = "hello";
s.replace('l', 'w'); // "hewwo",所有字符'l'被替换为'w'
s.replace("ll", "~~"); // "he~~o",所有子串"ll"被替换为"~~"

另一种是通过正则表达式替换:

String s = "A,,B;C ,D";
s.replaceAll("[\,\;\s]+", ","); // "A,B,C,D"

上面的代码通过正则表达式,把匹配的子串统一替换为","。关于正则表达式的用法我们会在后面详细讲解。

1.4、分割字符串

要分割字符串,使用split()方法,并且传入的也是正则表达式:

String s = "A,B,C,D";
String[] ss = s.split("\,"); // {"A", "B", "C", "D"}

1.5、拼接字符串

拼接字符串使用静态方法join(),它用指定的字符串连接字符串数组:

String[] arr = {"A", "B", "C"};
String s = String.join("***", arr); // "A***B***C"

1.6、类型转换

要把任意基本类型或引用类型转换为字符串,可以使用静态方法valueOf()。这是一个重载方法,编译器会根据参数自动选择合适的方法:

String.valueOf(123); // "123"
String.valueOf(45.67); // "45.67"
String.valueOf(true); // "true"
String.valueOf(new Object()); // 类似java.lang.Object@636be97c

要把字符串转换为其他类型,就需要根据情况。例如,把字符串转换为int类型:

int n1 = Integer.parseInt("123"); // 123
int n2 = Integer.parseInt("ff", 16); // 按十六进制转换,255

把字符串转换为boolean类型:

boolean b1 = Boolean.parseBoolean("true"); // true
boolean b2 = Boolean.parseBoolean("FALSE"); // false

要特别注意,Integer有个getInteger(String)方法,它不是将字符串转换为int,而是把该字符串对应的系统变量转换为Integer

Integer.getInteger("java.version"); // 版本号,11

1.7、转换为char[]

Stringchar[]类型可以互相转换,方法是:

char[] cs = "Hello".toCharArray(); // String -> char[]
String s = new String(cs); // char[] -> String

如果修改了char[]数组,String并不会改变:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        char[] cs = "Hello".toCharArray();
        String s = new String(cs);
        System.out.println(s);
        cs[0] = 'X';
        System.out.println(s);
    }
}

这是因为通过new String(char[])创建新的String实例时,它并不会直接引用传入的char[]数组,而是会复制一份,所以,修改外部的char[]数组不会影响String实例内部的char[]数组,因为这是两个不同的数组。

String的不变性设计可以看出,如果传入的对象有可能改变,我们需要复制而不是直接引用。

例如,下面的代码设计了一个Score类保存一组学生的成绩:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int[] scores = new int[] { 88, 77, 51, 66 };
        Score s = new Score(scores);
        s.printScores();
        scores[2] = 99;
        s.printScores();
    }
}
​
class Score {
    private int[] scores;
    public Score(int[] scores) {
        this.scores = scores;
    }
​
    public void printScores() {
        System.out.println(Arrays.toString(scores));
    }
}

观察两次输出,由于Score内部直接引用了外部传入的int[]数组,这会造成外部代码对int[]数组的修改,影响到Score类的字段。如果外部代码不可信,这就会造成安全隐患。

请修复`Score`的构造方法,使得外部代码对数组的修改不影响`Score`实例的`int[]`字段。