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
- 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
- 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。
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