怒肝一夜，关于Java字符串的全部，都在这份手册里了

红太狼 2021-05-12 11:50 273阅读 0赞

String 可以说是 Java 中最常见的数据类型，用来表示一串文本，它的使用频率非常高，为了小伙伴们着想，我怒肝了一周，把字符串能写的全都写了出来。

来看一下脑图吧，感受一下这份手册涉及到的知识点，不是我吹，有了这份手册，字符串的相关知识可以说全部掌握了。

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## 一、多行字符串 ##

每个操作系统对换行符的定义都不尽相同，所以在拼接多行字符串之前，需要先获取到操作系统的换行符，Java 可以通过下面的方式获取：

String newLine = System.getProperty("line.separator");

通过 System 类的 `getProperty()` 方法，带上“line.separator”关键字就可以获取到了。

有了换行符，就可以使用 String 类的 `concat()` 方法或者直接使用“+”号操作符拼接多行字符串了。

String mutiLine = "亲爱的"
            .concat(newLine)
            .concat("我想你了")
            .concat(newLine)
            .concat("你呢？")
            .concat(newLine)
            .concat("有没有在想我呢？");

String mutiLine1 = "亲爱的"
            + newLine
            + "你好幼稚啊"
            + newLine
            + "技术文章里"
            + newLine
            + "你写这些合适吗";

Java 8 的 String 类加入了一个新的方法 `join()`，可以将换行符与字符串拼接起来，非常方便：

String mutiLine2 = String.join(newLine, "亲爱的", "合适啊", "这叫趣味", "哈哈");

StringBuilder 当然也是合适的：

String mutiLine3 = new StringBuilder()
            .append("亲爱的")
            .append(newLine)
            .append("看不下去了")
            .append(newLine)
            .append("肉麻")
            .toString();

StringBuffer 类似，就不再举例了。

另外，Java 还可以通过 `Files.readAllBytes()` 方法从源文件中直接读取多行文本，格式和源文件保持一致：

String mutiLine4 = new String(Files.readAllBytes(Paths.get("src/main/resource/cmower.txt")));

## 二、检查字符串是否为空 ##

说到“空”这个概念，它在编程中有两种定义，英文单词分别是 empty 和 blank，来做一下区分。如果字符串为 null，或者长度为 0，则为 empty；如果字符串仅包含空格，则为 blank。

### 01、empty ###

Java 1.6 之后，String 类新添加了一个 `empty()` 方法，用于判断字符串是否为 empty。

boolean isEmpty(String str) { 
        return str.isEmpty();
    }

为了确保不抛出 NPE，最好在判断之前先判空，因为 `empty()` 方法只判断了字符串的长度是否为 0：

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所以我们来优化一下 `isEmpty()` 方法：

boolean isEmpty(String str) { 
        return str != null || str.isEmpty();
    }

### 02、blank ###

如果想检查字符串是否为 blank，有一种变通的做法，就是先通过 String 类的 `trim()` 方法去掉字符串两侧的空白字符，然后再判断是否为 empty：

boolean isBlank(String str) { 
        return str != null || str.trim().isEmpty();
    }

### 03、第三方类库 ###

在实际的项目开发当中，检查字符串是否为空最常用的还是 Apache 的 commons-lang3 包，有各式各样判空的方法。

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更重要的是，可以省却判 null 的操作，因为 StringUtils 的所有方法都是 null 安全的。

## 三、生成随机字符串 ##

有时候，我们需要生成一些随机的字符串，比如说密码。

int leftLimit = 97; // 'a'
    int rightLimit = 122; // 'z'
    int targetStringLength = 6;
    Random random = new Random();
    StringBuilder buffer = new StringBuilder(targetStringLength);
    for (int i = 0; i < targetStringLength; i++) { 
        int randomLimitedInt = leftLimit + (int)
                (random.nextFloat() * (rightLimit - leftLimit + 1));
        buffer.append((char) randomLimitedInt);
    }
    String generatedString = buffer.toString();
    
    System.out.println(generatedString);

这段代码就会生成一串 6 位的随机字符串，范围是小写字母 a - z 之间。

除了使用 JDK 原生的类库之外，还可以使用 Apache 的 Commons Lang 包，`RandomStringUtils.random()` 方法刚好满足需求：

int length = 6;
    boolean useLetters = true;
    // 不使用数字
    boolean useNumbers = false;
    String generatedString = RandomStringUtils.random(length, useLetters, useNumbers);
    
    System.out.println(generatedString);

## 四、删除字符串最后一个字符 ##

删除字符串最后一个字符，最简单的方法就是使用 `substring()` 方法进行截取，0 作为起始下标，`length() - 1` 作为结束下标。

不管怎么样，`substring()` 方法不是 null 安全的，需要先判空：

public static String removeLastChar(String s) { 
            return (s == null || s.length() == 0)
                    ? null
                    : (s.substring(0, s.length() - 1));
        }

如果不想在操作之前判空，那么就直接上 Apache 的 Commons Lang 包：

String s = "沉默王二";
    StringUtils.substring(s, 0, s.length() - 1);

当然了，如果目的非常明确——就是只删除字符串的最后一个字符，还可以使用 StringUtils 类的 `chop()` 方法：

StringUtils.chop(s);

如果你看过源码的话，你就会发现，它内部其实也是调用了 `substring()` 方法。

public static String chop(final String str) { 
        if (str == null) { 
            return null;
        }
        final int strLen = str.length();
        if (strLen < 2) { 
            return EMPTY;
        }
        final int lastIdx = strLen - 1;
        final String ret = str.substring(0, lastIdx);
        final char last = str.charAt(lastIdx);
        if (last == CharUtils.LF && ret.charAt(lastIdx - 1) == CharUtils.CR) { 
            return ret.substring(0, lastIdx - 1);
        }
        return ret;
    }

如果你对正则表达式了解的话，也可以使用 `replaceAll()` 方法进行替换，把最后一个字符 `.$` 替换成空字符串就可以了。

s.replaceAll(".$", "")

当然了，`replaceAll()` 方法也不是 null 安全的，所以要提前判空：

String result= (s == null) ? null : s.replaceAll(".$", "");

如果对 Java 8 的 Lambda 表达式和 Optional 比较熟的话，还可以这样写：

String result1 = Optional.ofNullable(s)
           .map(str -> str.replaceAll(".$", ""))
           .orElse(s);

看起来就显得高大上多了，一看就是有经验的 Java 程序员。

## 五、统计字符在字符串中出现的次数 ##

要统计字符在字符串中出现的次数，有很多方法，直接使用 JDK 的 API 就是最直接的一种：

String someString = "chenmowanger";
    char someChar = 'e';
    int count = 0;
    
    for (int i = 0; i < someString.length(); i++) { 
        if (someString.charAt(i) == someChar) { 
            count++;
        }
    }
    System.out.println(count);

这种方式很直白，但有没有更优雅的呢？有，Java 8 就优雅多了：

long count = someString.chars().filter(ch -> ch == 'e').count();

如果想使用第三方类库的话，可以继续选择 Apache 的 Commons Lang 包：

int count2 = StringUtils.countMatches("chenmowanger", "e");

也非常优雅，很容易看得懂。

## 六、拆分字符串 ##

大多数情况下，String 类的 `split()` 方法就能够满足拆分字符串的需求：

String[] splitted = "沉默王二，一枚有趣的程序员".split("，");

当然了，该方法也不是 null 安全的，那想要 null 安全，小伙伴们应该能想到谁了吧？

之前反复提到的 StringUtils 类，来自 Apache 的 Commons Lang 包：

String[] splitted = StringUtils.split("沉默王二，一枚有趣的程序员", "，");

如果对拆分字符串还有更多兴趣的话，可以参考我之前写的另外一篇文章[咦，拆分个字符串都这么讲究][Link 1]。

## 七、字符串比较 ##

对于初学者来说，最容易犯的错误就是使用“==”操作符来判断两个字符串的值是否相等，这也是一道很常见的面试题。

String string1 = "沉默王二";
    String string2 = "沉默王二";
    String string3 = new String("沉默王二");
    
    System.out.println(string1 == string2);
    System.out.println(string1 == string3);

这段程序的第一个结果是 true，第二个结果为 false，这是因为使用 new 关键字创建的对象和使用双引号声明的字符串不是同一个对象，而“==” 操作符是用来判断对象是否相等的。

如果单纯的比较两个字符串的值是否相等，应该使用 `equals()` 方法：

String string1 = "沉默王二";
    String string2 = "沉默王二";
    String string3 = new String("沉默王二");
    
    System.out.println(string1.equals(string2));
    System.out.println(string1.equals(string3));

这段程序输出的结果就是两个 true，因为 `equals()` 方法就是用来单纯的判断字符串的值是否相等。

关于 Java 字符串的比较，可以参照我之前写的另外一篇文章[如何比较 Java 的字符串][Java]。

## 八、字符串拼接 ##

### 01、“+”号操作符 ###

要说姿势，“+”号操作符必须是字符串拼接最常用的一种了，没有之一。

String chenmo = "沉默";
    String wanger = "王二";
    
    System.out.println(chenmo + wanger);

我们把这段代码使用 JAD 反编译一下。

String chenmo = "\u6C89\u9ED8"; // 沉默
    String wanger = "\u738B\u4E8C"; // 王二
    System.out.println((new StringBuilder(String.valueOf(chenmo))).append(wanger).toString());

我去，原来编译的时候把“+”号操作符替换成了 StringBuilder 的 append 方法。也就是说，“+”号操作符在拼接字符串的时候只是一种形式主义，让开发者使用起来比较简便，代码看起来比较简洁，读起来比较顺畅。算是 Java 的一种语法糖吧。

### 02、StringBuilder ###

除去“+”号操作符，StringBuilder 的 append 方法就是第二个常用的字符串拼接姿势了。

先来看一下 StringBuilder 类的 append 方法的源码：

public StringBuilder append(String str) { 
        super.append(str);
        return this;
    }

这 3 行代码没啥可看的，可看的是父类 AbstractStringBuilder 的 append 方法：

public AbstractStringBuilder append(String str) { 
        if (str == null)
            return appendNull();
        int len = str.length();
        ensureCapacityInternal(count + len);
        str.getChars(0, len, value, count);
        count += len;
        return this;
    }

1）判断拼接的字符串是不是 null，如果是，当做字符串“null”来处理。`appendNull` 方法的源码如下：

private AbstractStringBuilder appendNull() { 
        int c = count;
        ensureCapacityInternal(c + 4);
        final char[] value = this.value;
        value[c++] = 'n';
        value[c++] = 'u';
        value[c++] = 'l';
        value[c++] = 'l';
        count = c;
        return this;
    }

2）拼接后的字符数组长度是否超过当前值，如果超过，进行扩容并复制。`ensureCapacityInternal` 方法的源码如下：

private void ensureCapacityInternal(int minimumCapacity) { 
        // overflow-conscious code
        if (minimumCapacity - value.length > 0) { 
            value = Arrays.copyOf(value,
                    newCapacity(minimumCapacity));
        }
    }

3）将拼接的字符串 str 复制到目标数组 value 中。

str.getChars(0, len, value, count)

### 03、StringBuffer ###

先有 StringBuffer 后有 StringBuilder，两者就像是孪生双胞胎，该有的都有，只不过大哥 StringBuffer 因为多呼吸两口新鲜空气，所以是线程安全的。

public synchronized StringBuffer append(String str) { 
        toStringCache = null;
        super.append(str);
        return this;
    }

StringBuffer 类的 append 方法比 StringBuilder 多了一个关键字 synchronized，可暂时忽略 `toStringCache = null`。

synchronized 是 Java 中的一个非常容易脸熟的关键字，是一种同步锁。它修饰的方法被称为同步方法，是线程安全的。

### 04、String 类的 concat 方法 ###

单就姿势上来看，String 类的 concat 方法就好像 StringBuilder 类的 append。

String chenmo = "沉默";
    String wanger = "王二";
    
    System.out.println(chenmo.concat(wanger));

文章写到这的时候，我突然产生了一个奇妙的想法。假如有这样两行代码：

chenmo += wanger
    chenmo = chenmo.concat(wanger)

它们之间究竟有多大的差别呢？

之前我们已经了解到，`chenmo += wanger` 实际上相当于 `(new StringBuilder(String.valueOf(chenmo))).append(wanger).toString()`。

要探究“+”号操作符和 `concat` 之间的差别，实际上要看 append 方法和 concat 方法之间的差别。

append 方法的源码之前分析过了。我们就来看一下 concat 方法的源码吧。

public String concat(String str) { 
        int otherLen = str.length();
        if (otherLen == 0) { 
            return this;
        }
        int len = value.length;
        char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);
        str.getChars(buf, len);
        return new String(buf, true);
    }

1）如果拼接的字符串的长度为 0，那么返回拼接前的字符串。

if (otherLen == 0) { 
        return this;
    }

2）将原字符串的字符数组 value 复制到变量 buf 数组中。

char buf[] = Arrays.copyOf(value, len + otherLen);

3）把拼接的字符串 str 复制到字符数组 buf 中，并返回新的字符串对象。

str.getChars(buf, len);
    return new String(buf, true);

通过源码分析我们大致可以得出以下结论：

1）如果拼接的字符串是 null，concat 时候就会抛出 NullPointerException，“+”号操作符会当做是“null”字符串来处理。

2）如果拼接的字符串是一个空字符串（""），那么 concat 的效率要更高一点。毕竟不需要 `new StringBuilder` 对象。

3）如果拼接的字符串非常多，concat 的效率就会下降，因为创建的字符串对象越多，开销就越大。

**注意了！！！**

弱弱地问一下啊，还有在用 JSP 的同学吗？EL 表达式中是不允许使用“+”操作符来拼接字符串的，这时候就只能用 `concat` 了。

${chenmo.concat('-').concat(wanger)}

### 05、String 类的 join 方法 ###

JDK 1.8 提供了一种新的字符串拼接姿势：String 类增加了一个静态方法 join。

String chenmo = "沉默";
    String wanger = "王二";
    String cmower = String.join("", chenmo, wanger);
    System.out.println(cmower);

第一个参数为字符串连接符，比如说：

String message = String.join("-", "王二", "太特么", "有趣了");

输出结果为：王二-太特么-有趣了

我们来看一下 join 方法的源码：

public static String join(CharSequence delimiter, CharSequence... elements) { 
        Objects.requireNonNull(delimiter);
        Objects.requireNonNull(elements);
        // Number of elements not likely worth Arrays.stream overhead.
        StringJoiner joiner = new StringJoiner(delimiter);
        for (CharSequence cs: elements) { 
            joiner.add(cs);
        }
        return joiner.toString();
    }

发现了一个新类 StringJoiner，类名看起来很 6，读起来也很顺口。StringJoiner 是 `java.util` 包中的一个类，用于构造一个由分隔符重新连接的字符序列。限于篇幅，本文就不再做过多介绍了，感兴趣的同学可以去了解一下。

### 06、StringUtils.join ###

实战项目当中，我们处理字符串的时候，经常会用到这个类——`org.apache.commons.lang3.StringUtils`，该类的 join 方法是字符串拼接的一种新姿势。

String chenmo = "沉默";
    String wanger = "王二";
    
    StringUtils.join(chenmo, wanger);

该方法更善于拼接数组中的字符串，并且不用担心 NullPointerException。

StringUtils.join(null)            = null
    StringUtils.join([])              = ""
    StringUtils.join([null])          = ""
    StringUtils.join(["a", "b", "c"]) = "abc"
    StringUtils.join([null, "", "a"]) = "a"

通过查看源码我们可以发现，其内部使用的仍然是 StringBuilder。

public static String join(final Object[] array, String separator, final int startIndex, final int endIndex) { 
        if (array == null) { 
            return null;
        }
        if (separator == null) { 
            separator = EMPTY;
        }
    
        final StringBuilder buf = new StringBuilder(noOfItems * 16);
    
        for (int i = startIndex; i < endIndex; i++) { 
            if (i > startIndex) { 
                buf.append(separator);
            }
            if (array[i] != null) { 
                buf.append(array[i]);
            }
        }
        return buf.toString();
    }

大家读到这，不约而同会有这样一种感觉：我靠（音要拖长），没想到啊没想到，字符串拼接足足有 6 种姿势啊，晚上回到家一定要一一尝试下。

### 07、为什么阿里开发手册不建议在 for 循环中使用”+”号操作符进行字符串拼接 ###

来看两段代码。

第一段，for 循环中使用”+”号操作符。

String result = "";
    for (int i = 0; i < 100000; i++) { 
        result += "六六六";
    }

第二段，for 循环中使用 append。

StringBuilder sb = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < 100000; i++) { 
        sb.append("六六六");
    }

这两段代码分别会耗时多长时间呢？在我的 iMac 上测试出的结果是：

1）第一段代码执行完的时间为 6212 毫秒

2）第二段代码执行完的时间为 1 毫秒

差距也太特么大了吧！为什么呢？

我相信有不少同学已经有了自己的答案：第一段的 for 循环中创建了大量的 StringBuilder 对象，而第二段代码至始至终只有一个 StringBuilder 对象。

PS：第一版暂时先更新这么多，后面遇到一些新的知识点的话，我再更新下一个版本。小伙伴们有建议的话，也可以提出来。

那可能有些小伙伴可能就忍不住了，这份字符串手册有没有 PDF 版可以白嫖啊，那必须得有啊，直接微信搜「**沉默王二**」回复「**字符串**」就可以了，不要手软，觉得不错的，请多多分享——赠人玫瑰，手有余香哦。

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[Java]: https://mp.weixin.qq.com/s/WyrRCUlelzOxyfVBrxAGUg
[Link 2]: https://github.com/qinggee/itwanger.github.io