String类——StringBuilder类的源码及内存分析（java）

相同：底层均采用字符数组value来保存字符串

区别：String类的value数组有final 修饰，指向不可改，同时private 未提供修改value数组的方法。StringBuilder类的value数组没有final修饰，可以改变指向，且可以扩容，扩容通过新建字符数组完成。

　　首先分析String的源码：

　　可以看到String类有final修饰，所以String类不能被继承。这保证对String对象方法的调用确实运行的是String类的方法，而不是经其子类重写后的方法。往下看，是value数组，该字符数组被用于存储String的字符串，即”abcd”在String里存储为value[]:’a’, ’b’, ‘c’, ‘d’ 的字符数组，有final修饰，表示value指向的数组不变，但是数组里的值可变，但是有private修饰，且String类并没有提供修改value数组内容的方法，所以String对象的值一旦赋值就不可变。

　　例如：下列字符数组c为final修饰，表示c的指向不变，但修改c的内容是可行的。

　　赋值前后的内存变化：

　　赋值前：

　　赋值后：

第一部分：构造函数

　　接下来看看常用的String类的构造函数：

　　首先空串 ”” 和 “abcd” 都是字符串对象

　　再看这两个构造函数：

　　对于以下代码：

String str1 = new String();

String str2 = new String(“abcd”);

　　在构造函数中分别对应：

this.value = “”.value;

this.value = “abcd”.value;

　　是将 “” 的value值赋予str1的value，将 “abcd” 的value所指对象赋给str2的value：

　　再看另一个常用的构造函数：

　　该函数使用数组复制函数，将参数数组c复制给str3的字符数组value

　　再看看数组复制函数Arrays.copyOf():

　　其中参数original是要被复制的字符数组，newLength是要复制的长度，也是新数组的长度。函数返回复制完的新数组。

char[] c = {‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘d’};

String str3 = new String(c);

的内存分析如下：

第二部分 常用函数

1. length()函数，返回的是字符数组value的长度

　　2.判空isEmpty() 函数，利用字符数组长度是否为0

 　　

　　3.重写的 equals函数

首先判断是否为同一个对象，若不是，再判断是否是String对象，强制转为String类型后，判断两个String对象的value数组是否长度相同，接下来对两个value字符数组的内容从0开始向后比较。即equal()为真的情况是: 两个对象相同；都是String对象且value字符数组内容相同。

　　函数为真的两种情况：

　　情况一：指向同一对象

　　情况二：均为String对象且value数组内容一致

　　4.compareTo() 函数

即在均存在字符的情况下，返回第一个不相同字符之差，前lim个字符相同（即长字符串的前lim个恰好是短字符串）则返回两个字符串长度之差。

　　5.substring 函数

　　substring(int)

该函数返回从给定参数位置起到字符串结束的新字符串。如果给定从0开始，则返回原本的String对象，否则返回一个新的String对象。

　　substring(int, int):

如果要获取的子串是从0到最后，则返回原本的String对象，否则返回一个新的String对象。

　　6.字符替换 replace(char, char);

函数先判断替换字符和被替换字符是否相同，若相同则返回原String对象，不同则先找到要替换的字符位置，接下来创建一个新的字符数组，将保存替换后的字符串，最后返回一个新的String对象。

　　7.toString函数

因为已经是String对象，所以返回自身。

　　接来下看StringBuilder类的源码：

　　StringBuilder类也是由final修饰，即也不能被继承。同时该类继承了抽象父类AbstractStringBuilder.

第一部分   构造函数

　　StringBuilder strb = new StringBuilder();

　　可以看到构造函数对父类构造函数传的参数为16，分析父类对应的构造函数：

　　父类创建了一个长度为16的字符数组，将value指向该新数组，那么value是什么呢？

即value也是字符数组，和String类不同的是，该字符数组没有final 修饰，即value的指向可以改变，同时权限为默认，即同类和同包可用，该类和StringBuilder在同一个包中。同时使用count变量记录字符个数（不同于value数组长度，value长度是容量）。

　　另一个构造函数：

　　StringBuilder strb = new StringBuilder(20);

即通过父类构造函数，创建一个新的字符数组。该数组长度为参数值。

　　传入字符串的构造函数：

　　StringBuilder strb = new StringBuilder(“abcd”);

初始StringBuilder的value数组容量设置为传入字符串长度加上16，再通过append函数将str写入，分析append函数：

先调用父类的append方法：

ensureCapacityInternal函数：参数是当前对象的value中字符长度与传入字符串长度之和，也即是value的容量最小值。

如果需要的容量最小值大于目前value容量，调用扩容函数enpandCapacity函数。

enpandCapacity函数源码：

　　扩容的新容量为当前value的容量2倍加2，如果扩容后的容量还是比需要的最小容量小，则直接扩容为需要的最小容量，再将当前value内容复制给一个新的长度为newCapacity的字符数组，再将value指向这个扩容后的新数组。即扩容是通过开辟新数组完成的，返回的也是新创建的新数组。

　　接着，append函数执行完ensureCapacityInternal函数后，this对象的value数组已经指向一个扩容后的新数组，并且之前的value数组里的值也复制到新的value数组中，接下来执行getChars函数：

　　getChars函数源码：

　　即该函数是将调用的string对象的value数组从srcBegin到srcEnd复制给目标数组dst，从dst数组的第dstBegin位置开始。

　　append函数中执行完str.getChars函数后就将参数str的内容追加到StringBuilder对象的value数组后面，再更新count值，返回调用对象。

　　内存可以描述为：

第二部分  常用函数

1. 删除函数

　　deleteCharAt(int)

　看父类的对应函数

即删除索引为index处的字符。通过调用数组复制函数来完成，将索引后面的内容依次复制到从索引开始的位置上，即通过覆盖的原理完成，更新count。

　　2.插入函数insert(int, char)

父类对应函数：

即将字符c 插入到索引offset位置上，首先确保value数组容量足够，然后通过数组复制，将索引位置开始全部向后移一位，再将索引位置赋值c，更新count。

　　3.toString函数

返回一个新创建的String对象，内容为value保存的字符。