Java 字符串基础
什么是Java字符串？
在Java编程中，字符串是最常用的数据类型之一，用于存储和操作文本数据。Java中的字符串是由String类表示的，它是一个引用类型，不是基本数据类型。字符串实际上是字符的序列，每个字符都是一个Unicode字符。
备注
在Java中，字符串是不可变的（immutable），这意味着一旦创建，其内容就不能被修改。任何看似修改字符串的操作实际上都是创建了一个新的字符串对象。
创建字符串
在Java中，有多种方式可以创建字符串：
1. 使用字符串字面值
最简单的方式是使用双引号创建字符串字面值：
java
String greeting = "Hello, World!";
2. 使用new关键字
可以使用new关键字和String构造函数创建字符串：
java
String greeting = new String("Hello, World!");
3. 使用字符数组
还可以使用字符数组创建字符串：
java
char[] helloArray = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
String helloString = new String(helloArray);
System.out.println(helloString); // 输出: Hello
字符串连接
Java提供了多种方式来连接（拼接）字符串：
1. 使用+运算符
java
String firstName = "John";
String lastName = "Doe";
String fullName = firstName + " " + lastName;
System.out.println(fullName); // 输出: John Doe
2. 使用concat()方法
java
String firstName = "John";
String lastName = "Doe";
String fullName = firstName.concat(" ").concat(lastName);
System.out.println(fullName); // 输出: John Doe
3. 使用StringBuilder或StringBuffer
当需要执行大量字符串连接操作时，推荐使用StringBuilder（非线程安全）或StringBuffer（线程安全）：
java
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("Hello");
sb.append(" ");
sb.append("World");
String result = sb.toString();
System.out.println(result); // 输出: Hello World
字符串常用方法
Java的String类提供了许多有用的方法来操作字符串：
1. 长度方法
java
String text = "Hello";
int length = text.length(); // 返回5
2. 字符访问方法
java
String text = "Hello";
char firstChar = text.charAt(0); // 返回'H'
3. 子字符串方法
java
String text = "Hello, World!";
String sub1 = text.substring(0, 5); // 返回"Hello"
String sub2 = text.substring(7); // 返回"World!"
4. 字符串比较方法
java
String str1 = "Hello";
String str2 = "hello";
// 比较两个字符串（区分大小写）
boolean isEqual = str1.equals(str2); // 返回false
// 比较两个字符串（不区分大小写）
boolean isEqualIgnoreCase = str1.equalsIgnoreCase(str2); // 返回true
// 比较字符串的顺序
int result = str1.compareTo(str2); // 返回负数，因为'H'在ASCII表中小于'h'
5. 查找方法
java
String text = "Hello, World!";
int index1 = text.indexOf('o'); // 返回4
int index2 = text.lastIndexOf('o'); // 返回8
boolean contains = text.contains("World"); // 返回true
6. 修改方法
java
String text = " Hello, World! ";
String trimmed = text.trim(); // 返回"Hello, World!"（去除两端空白）
String upper = text.toUpperCase(); // 返回" HELLO, WORLD! "
String lower = text.toLowerCase(); // 返回" hello, world! "
String replaced = text.replace('o', 'x'); // 返回" Hellx, Wxrld! "
字符串的不可变性
Java字符串的一个关键特性是它们是不可变的。这意味着一旦创建，字符串对象的内容就不能被改变。
java
String str = "Hello";
str.concat(" World"); // 这行代码创建了一个新字符串，但没有赋值给任何变量
System.out.println(str); // 输出仍然是 "Hello"
// 正确的方式是将结果赋值给一个变量
str = str.concat(" World"); // 现在str引用了新创建的字符串
System.out.println(str); // 输出是 "Hello World"
提示
字符串的不可变性有很多好处，包括：
- 可以安全地在多线程环境中共享字符串
- 字符串池可以提高内存效率
- 字符串可以用作HashMap或HashSet的键
字符串池
Java为了提高性能和减少内存开销，维护了一个称为"字符串池"或"字符串常量池"的特殊内存区域。
java
String s1 = "Hello"; // 创建一个字符串并放入池中
String s2 = "Hello"; // 重用池中的同一个字符串
String s3 = new String("Hello"); // 在堆内存中创建一个新的字符串对象
System.out.println(s1 == s2); // 输出: true（同一个对象）
System.out.println(s1 == s3); // 输出: false（不同对象）
System.out.println(s1.equals(s3)); // 输出: true（内容相同）
实际应用案例
案例1：用户输入验证
java
import java.util.Scanner;
public class UserInputValidator {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("请输入您的电子邮箱: ");
String email = scanner.nextLine();
// 使用字符串方法验证电子邮箱格式
if (email.contains("@") && email.contains(".") &&
email.indexOf("@") < email.lastIndexOf(".")) {
System.out.println("电子邮箱格式有效！");
} else {
System.out.println("电子邮箱格式无效！");
}
scanner.close();
}
}
案例2：文本处理
java
public class TextProcessor {
public static void main(String[] args) {
String text = "Java是一种广泛使用的计算机编程语言，拥有跨平台、面向对象、泛型编程的特性。";
// 计算单词数（简化版，假设以空格分隔）
String[] words = text.split(" ");
System.out.println("文本中的单词数: " + words.length);
// 查找特定单词
boolean containsJava = text.contains("Java");
System.out.println("文本中包含'Java'：" + containsJava);
// 替换特定单词
String updatedText = text.replace("Java", "JAVA");
System.out.println("更新后的文本: " + updatedText);
}
}
案例3：字符串构建性能比较
java
public class StringPerformanceTest {
public static void main(String[] args) {
// 使用+运算符
long startTime1 = System.currentTimeMillis();
String result1 = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
result1 += "a";
}
long endTime1 = System.currentTimeMillis();
// 使用StringBuilder
long startTime2 = System.currentTimeMillis();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
sb.append("a");
}
String result2 = sb.toString();
long endTime2 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("使用+运算符耗时：" + (endTime1 - startTime1) + "毫秒");
System.out.println("使用StringBuilder耗时：" + (endTime2 - startTime2) + "毫秒");
}
}
总结
在本文中，我们学习了Java字符串的基础知识，包括：
- 字符串的创建方式
- 字符串连接的不同方法
- 常用的字符串操作方法
- 字符串的不可变性及其影响
- 字符串池的概念
- 实际应用中的字符串处理案例
字符串处理是几乎所有Java应用程序的核心部分。掌握字符串的基础知识对于成为一名高效的Java程序员至关重要。随着经验的积累，你会发现更多高级的字符串处理技巧和模式。
练习
为了加强学习，尝试完成以下练习：
- 编写一个程序，统计一个字符串中元音字母的数量。
- 实现一个方法，检查一个字符串是否是回文（正读和反读都一样）。
- 创建一个程序，将一个句子中的单词按字母顺序排序。
- 开发一个简单的密码强度检查器，验证密码是否包含大小写字母、数字和特殊字符。
附加资源
如需更深入了解Java字符串，可以参考以下资源：
- Java官方文档的String类API
- 《Effective Java》第三版，第六章关于"避免创建不必要的对象"的内容
- 《Java核心技术》卷I中关于字符串处理的章节
Happy coding!