关于String、StringBuffer、StringBuilder

1. String可以被继承吗？

String类由final修饰，所以不能被继承。

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在Java中，String类被设计为不可变类，主要表现在它保存字符串的成员变量是final的。

Java 9之前字符串采用char[]数组来保存字符，即 private final char[] value；

Java 9做了改进，采用byte[]数组来保存字符，即 private final byte[] value；

之所以要把String类设计为不可变类，主要是出于安全和性能的考虑，可归纳为如下4点。

由于字符串无论在任何 Java 系统中都广泛使用，会用来存储敏感信息，如账号，密码，网络路径，文件处理等场景里，保证字符串 String 类的安全性就尤为重要了，如果字符串是可变的，容易被篡改，那我们就无法保证使用字符串进行操作时，它是安全的，很有可能出现 SQL 注入，访问危险文件等操作。

在多线程中，只有不变的对象和值是线程安全的，可以在多个线程中共享数据。由于 String 天然的不可变，当一个线程”修改“了字符串的值，只会产生一个新的字符串对象，不会对其他线程的访问产生副作用，访问的都是同样的字符串数据，不需要任何同步操作。

字符串作为基础的数据结构，大量地应用在一些集合容器之中，尤其是一些散列集合，在散列集合中，存放元素都要根据对象的 hashCode() 方法来确定元素的位置。由于字符串 hashcode 属性不会变更，保证了唯一性，使得类似 HashMap，HashSet 等容器才能实现相应的缓存功能。由于 String 的不可变，避免重复计算 hashcode，只要使用缓存的 hashcode 即可，这样一来大大提高了在散列集合中使用 String 对象的性能。

当字符串不可变时，字符串常量池才有意义。字符串常量池的出现，可以减少创建相同字面量的字符串，让不同的引用指向池中同一个字符串，为运行时节约很多的堆内存。若字符串可变，字符串常量池失去意义，基于常量池的 String.intern() 方法也失效，每次创建新的字符串将在堆内开辟出新的空间，占据更多的内存。

因为要保证String类的不可变，那么将这个类定义为final的就很容易理解了。如果没有final修饰，那么就会存在String的子类，这些子类可以重写String类的方法，强行改变字符串的值，这便违背了String类设计的初衷。

字符串是在开发中是使用最多的数据类型，比如存储用户名，密码，性别等字符串的使用是很耗费内存的，内存是软件在运行过程中十分宝贵的资源。为了节省内存，提高系统的性能，Java对字符串占用内存做了很多优化，以节省内存.

2. 关于字符串的优化总结：

字符串的私有和共享问题：
- 字符串对象是私有的，要独立分配内存
- 字面量是共享的，内存可复用
StringBuffer和StringBuilder类的优化：
- 优化了用 + 拼接字符串的情况
- Java8 时，其底层使用预估长度的char数组，用 + 连接字符串时就是向数组中追加字符串，追加的字符串超过数组长度时，需要对数组扩容
- Java9 时，底层使用byte数组，用 + 拼接前，先计算拼接字符串的总长度，根据总长度定义数组大小，避免了数组的扩容。
intern()方法的优化：
- Java8之前，intern()方法将堆中new出来的字符串对象的值拷贝到字符串常量池中，以备复用。
- Java8开始：intern() 方法将堆中new出来的字符串对象的引用拷贝到字符串常量池中，以备复用。
常量池的优化：
- jdk1.6时，字符串常量池放在方法区中，方法区的内存回收机率低，导致字符串长时间占用内存。
- JDK1.7时，字符串常量池放在堆中，堆的内存回收机率高，字符串不会长时间占用内存。

3. String、StringBuffer、StringBuilder 的区别？

区别1：可变性

String 是不可变的（不可变的原因点击这里）。StringBuilder 与 StringBuffer 都继承自AbstractStringBuilder类，在 AbstractStringBuilder 中也是使用字节数组保存字符串，不过没有使用 final和 private 关键字修饰，最关键的是这个 AbstractStringBuilder 类还提供了很多修改字符串的方法比如 append 方法。

区别2：线程安全性

String 中的对象是不可变的，也就可以理解为常量，所以是线程安全。
AbstractStringBuilder 是 StringBuilder 与 StringBuffer 的公共父类，定义了一些字符串的基本操作，如 expandCapacity、append、insert、indexOf 等公共方法。
StringBuffer 对方法加了同步锁或者对调用的方法加了同步锁，所以是线程安全的。StringBuilder 并没有对方法进行加同步锁，所以是非线程安全的。

区别2：性能

每次对 String 类型进行改变的时候，都会生成一个新的 String 对象，然后将指针指向新的 String 对象。StringBuffer 每次都会对 StringBuffer 对象本身进行操作，而不是生成新的对象并改变对象引用。相同情况下使用 StringBuilder 相比使用 StringBuffer 仅能获得 10%~15% 左右的性能提升，但却要冒多线程不安全的风险。

4. 说一说String和StringBuffer有什么区别

String类是不可变类，即一旦一个String对象被创建以后，包含在这个对象中的字符序列是不可改变的，直至这个对象被销毁。

StringBuffer对象则代表一个字符序列可变的字符串，当一个StringBuffer被创建以后，通过StringBuffer提供的append()、insert()、reverse()、setCharAt()、setLength()等方法可以改变这个字符串对象的字符序列。一旦通过StringBuffer生成了最终想要的字符串，就可以调用它的toString()方法将其转换为一个String对象。

5. 说一说StringBuffer和StringBuilder有什么区别

StringBuffer、StringBuilder都代表可变的字符串对象，它们有共同的父类 AbstractStringBuilder，并且两个类的构造方法和成员方法也基本相同。不同的是，StringBuffer是线程安全的，而StringBuilder是非线程安全的，所以StringBuilder性能略高。一般情况下，要创建一个内容可变的字符串，建议优先考虑StringBuilder类。

7. 使用字符串时，new和""推荐使用哪种方式？

先看看 “hello” 和 new String(“hello”) 的区别：

当Java程序直接使用 "hello" 的字符串直接量时，JVM将会使用常量池来管理这个字符串；
当使用 new String("hello") 时，JVM会先使用常量池来管理 “hello” 直接量，再调用String类的构造器来创建一个新的String对象，新创建的String对象被保存在堆内存中。

显然，采用new的方式会多创建一个对象出来，会占用更多的内存，所以一般建议使用直接量的方式创建字符串。

8. 说一说你对字符串拼接的理解

拼接字符串有很多种方式，其中最常用的有4种，下面列举了这4种方式各自适合的场景。

+ 运算符：如果拼接的都是字符串直接量，则适合使用 + 运算符实现拼接；
StringBuilder：如果拼接的字符串中包含变量，并不要求线程安全，则适合使用StringBuilder；
StringBuffer：如果拼接的字符串中包含变量，并且要求线程安全，则适合使用StringBuffer；
String类的concat方法：如果只是对两个字符串进行拼接，并且包含变量，则适合使用concat方法；

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采用 + 运算符拼接字符串时：

如果拼接的都是字符串直接量，则在编译时编译器会将其直接优化为一个完整的字符串，和你直接写一个完整的字符串是一样的，所以效率非常的高。
如果拼接的字符串中包含变量，则在编译时编译器采用StringBuilder对其进行优化，即自动创建StringBuilder实例并调用其append()方法，将这些字符串拼接在一起，效率也很高。但如果这个拼接操作是在循环中进行的，那么每次循环编译器都会创建一个StringBuilder实例，再去拼接字符串，相当于执行了 new StringBuilder().append(str)，所以此时效率很低。

采用StringBuilder/StringBuffer拼接字符串时：

StringBuilder/StringBuffer都有字符串缓冲区，缓冲区的容量在创建对象时确定，并且默认为16。当拼接的字符串超过缓冲区的容量时，会触发缓冲区的扩容机制，即缓冲区加倍。
缓冲区频繁的扩容会降低拼接的性能，所以如果能提前预估最终字符串的长度，则建议在创建可变字符串对象时，放弃使用默认的容量，可以指定缓冲区的容量为预估的字符串的长度。

采用String类的concat方法拼接字符串时：

concat方法的拼接逻辑是，先创建一个足以容纳待拼接的两个字符串的字节数组，然后先后将两个字符串拼到这个数组里，最后将此数组转换为字符串。
在拼接大量字符串的时候，concat方法的效率低于StringBuilder。但是只拼接2个字符串时，concat方法的效率要优于StringBuilder。并且这种拼接方式代码简洁，所以只拼2个字符串时建议优先选择concat方法。

9. 两个字符串相加的底层是如何实现的？

如果拼接的都是字符串直接量，则在编译时编译器会将其直接优化为一个完整的字符串，和你直接写一个完整的字符串是一样的。

如果拼接的字符串中包含变量，则在编译时编译器采用StringBuilder对其进行优化，即自动创建StringBuilder实例并调用其append()方法，将这些字符串拼接在一起。

10. String a = “abc”; ，说一下这个过程会创建什么，放在哪里？

JVM会使用常量池来管理字符串直接量。在执行这句话时，JVM会先检查常量池中是否已经存有"abc"，若没有则将"abc"存入常量池，否则就复用常量池中已有的"abc"，将其引用赋值给变量a。

11. new String(“abc”) 是去了哪里，仅仅是在堆里面吗？

在执行这句话时，JVM会先使用常量池来管理字符串直接量，即将"abc"存入常量池。然后再创建一个新的String对象，这个对象会被保存在堆内存中。并且，堆中对象的数据会指向常量池中的直接量。