JDK源碼解析系列之String 之一

gnehc 發(fā)布于2019-08-19 11:16 / 526人閱讀

摘要：接口解釋這個序列化接口沒有任何方法和域，僅用于標(biāo)識序列化的語意。用于對兩個實(shí)例化對象比較大小這個接口是一個只讀的字符序列。的序列化機(jī)制是通過在運(yùn)行時(shí)判斷類的來驗(yàn)證版本一致性的。然后從開始再對每一個字符進(jìn)行判斷是不是所要替換的字符。

1 接口解釋
（1）Serializable 這個序列化接口沒有任何方法和域，僅用于標(biāo)識序列化的語意。

（2）Comparable 用于對兩個實(shí)例化對象比較大小

（3）CharSequence 這個接口是一個只讀的字符序列。包括length(),
charAt(int index), subSequence(int start, int end)這幾個API接口

2 主要變量

（1）private final char value[];
可以看到，value[]是存儲String的內(nèi)容的，即當(dāng)使用String str = "abcd";
的時(shí)候，本質(zhì)上，"abcd"是存儲在一個char類型的數(shù)組中的。

(2) private int hash;

而hash是String實(shí)例化的hashcode的一個緩存。因?yàn)镾tring經(jīng)常被用于比較，比如在HashMap中。
如果每次進(jìn)行比較都重新計(jì)算hashcode的值的話，那無疑是比較麻煩的，而保存一個hashcode的緩存無疑能優(yōu)化這樣的操作。

（3）private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;

Java的序列化機(jī)制是通過在運(yùn)行時(shí)判斷類的serialVersionUID來驗(yàn)證版本一致性的。在進(jìn)行反序列化時(shí)，JVM會把傳來
的字節(jié)流中的serialVersionUID與本地相應(yīng)實(shí)體（類）的serialVersionUID進(jìn)行比較，如果相同就認(rèn)為是一致的，可以進(jìn)行反序
列化，否則就會出現(xiàn)序列化版本不一致的異常，如果我們不希望通過編譯來強(qiáng)制劃分軟件版本，即實(shí)現(xiàn)序列化接口的實(shí)體能夠兼容先前版本，
未作更改的類，就需要顯式地定義一個名為serialVersionUID，類型為long的變量，不修改這個變量值的序列化實(shí)體都可以相互進(jìn)行
串行化和反串行化

（4） private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields =

    new ObjectStreamField[0];

3 構(gòu)造方法
（1） public String()
（2） public String(String original)
（3） public String(char value[])
（4） public String(char value[], int offset, int count)
（5） public String(int[] codePoints, int offset, int count)
（6） public String(byte ascii[], int hibyte, int offset, int count)
（7） public String(byte ascii[], int hibyte)
（8） public String(byte bytes[], int offset, int length, String charsetName)
（9） public String(byte bytes[], int offset, int length, Charset charset)
（10）public String(byte bytes[], String charsetName)
（11）public String(byte bytes[], Charset charset)
（12）public String(byte bytes[], int offset, int length)
（13）public String(byte bytes[])
（14）public String(StringBuffer buffer)
（15）public String(StringBuilder builder)
String支持多種初始化方法，包括接收String，char[],byte[],StringBuffer等多種參數(shù)類型的初始化方法。
但本質(zhì)上，其實(shí)就是將接收到的參數(shù)傳遞給全局變量value[]。

4 內(nèi)部方法

（1）public int length() {

    return value.length;
}

（2）public boolean isEmpty() {

    return value.length == 0;
}

（3）public char charAt(int index) {

    if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
    }
    return value[index];
  }

知道了String其實(shí)內(nèi)部是通過char[]實(shí)現(xiàn)的，那么就不難發(fā)現(xiàn)length()，isEmpty()，charAt()這些方法其實(shí)就是在內(nèi)部調(diào)用數(shù)組的方法。
（4）//返回指定索引的代碼點(diǎn)
　　public int codePointAt(int index) {

   if ((index < 0) || (index >= value.length)) {
       throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
   }
   return Character.codePointAtImpl(value, index, value.length);

}

//返回指定索引前一個代碼點(diǎn)
（5） public int codePointBefore(int index) {

    int i = index - 1;
    if ((i < 0) || (i >= value.length)) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(index);
    }
    return Character.codePointBeforeImpl(value, index, 0);
}

　　//返回指定起始到結(jié)束段內(nèi)字符個數(shù)
（6）public int codePointCount(int beginIndex, int endIndex) {

    if (beginIndex < 0 || endIndex > value.length || beginIndex > endIndex) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
    return Character.codePointCountImpl(value, beginIndex, endIndex - beginIndex);
 }

　　//返回指定索引加上codepointOffset后得到的索引值
（7）public int offsetByCodePoints(int index, int codePointOffset) {

    if (index < 0 || index > value.length) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
    return Character.offsetByCodePointsImpl(value, 0, value.length,
            index, codePointOffset);
}

//將字符串復(fù)制到dst數(shù)組中，復(fù)制到dst數(shù)組中的起始位置可以指定。值得注意的是，該方法并沒有檢測復(fù)制到dst數(shù)組后是否越界。

（8） void getChars(char dst[], int dstBegin) {

    System.arraycopy(value, 0, dst, dstBegin, value.length);
}

（9） public void getChars(int srcBegin, int srcEnd, char dst[], int dstBegin) {

    if (srcBegin < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcBegin);
    }
    if (srcEnd > value.length) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd);
    }
    if (srcBegin > srcEnd) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd - srcBegin);
    }
    System.arraycopy(value, srcBegin, dst, dstBegin, srcEnd - srcBegin);
}
//獲取當(dāng)前字符串的二進(jìn)制

（10） public void getBytes(int srcBegin, int srcEnd, byte dst[], int dstBegin) {

    if (srcBegin < 0) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcBegin);
    }
    if (srcEnd > value.length) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd);
    }
    if (srcBegin > srcEnd) {
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(srcEnd - srcBegin);
    }
    Objects.requireNonNull(dst);

    int j = dstBegin;
    int n = srcEnd;
    int i = srcBegin;
    char[] val = value;   /* avoid getfield opcode */

    while (i < n) {
        dst[j++] = (byte)val[i++];
    }
}

（11）public byte[] getBytes(String charsetName)

        throws UnsupportedEncodingException {
    if (charsetName == null) throw new NullPointerException();
    return StringCoding.encode(charsetName, value, 0, value.length);
}

　　
　（12）public byte[] getBytes() {

　　return StringCoding.encode(value, 0, value.length);

　　}
（13） public boolean equals(Object anObject) {

    if (this == anObject) {
        return true;
    }
    if (anObject instanceof String) {
        String anotherString = (String)anObject;
        int n = value.length;
        if (n == anotherString.value.length) {
            char v1[] = value;
            char v2[] = anotherString.value;
            int i = 0;
            while (n-- != 0) {
                if (v1[i] != v2[i])
                    return false;
                i++;
            }
            return true;
        }
    }
    return false;
}
（14）public int hashCode() {
        int h = hash;
        if (h == 0 && value.length > 0) {
            char val[] = value;

            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                h = 31 * h + val[i];
            }
            hash = h;
        }
        return h;
    }

（15）public boolean contentEquals(CharSequence cs) {
    // Argument is a StringBuffer, StringBuilder
    if (cs instanceof AbstractStringBuilder) {
        if (cs instanceof StringBuffer) {
            synchronized(cs) {
               return nonSyncContentEquals((AbstractStringBuilder)cs);
            }
        } else {
            return nonSyncContentEquals((AbstractStringBuilder)cs);
        }
    }
    // Argument is a String
    if (cs instanceof String) {
        return equals(cs);
    }
    // Argument is a generic CharSequence
    char v1[] = value;
    int n = v1.length;
    if (n != cs.length()) {
        return false;
    }
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (v1[i] != cs.charAt(i)) {
            return false;
        }
    }
    return true;
   }

   這個主要是用來比較String和StringBuffer或者StringBuild的內(nèi)容是否一樣。可以看到傳入?yún)?shù)是CharSequence ，
   這也說明了StringBuffer和StringBuild同樣是實(shí)現(xiàn)了CharSequence。源碼中先判斷參數(shù)是從哪一個類實(shí)例化來的，
   再根據(jù)不同的情況采用不同的方案，不過其實(shí)大體都是采用上面那個for循環(huán)的方式來進(jìn)行判斷兩字符串是否內(nèi)容相同。

（16）public int compareTo(String anotherString) {

    int len1 = value.length;
    int len2 = anotherString.value.length;
    int lim = Math.min(len1, len2);
    char v1[] = value;
    char v2[] = anotherString.value;

    int k = 0;
    while (k < lim) {
        char c1 = v1[k];
        char c2 = v2[k];
        if (c1 != c2) {
            return c1 - c2;
        }
        k++;
    }
    return len1 - len2;
   }

   這個就是String對Comparable接口中方法的實(shí)現(xiàn)了。其核心就是那個while循環(huán)，通過從第一個開始比較每一個字符，
   當(dāng)遇到第一個較小的字符時(shí)，判定該字符串小。

（17）public int compareTo(String anotherString) {

    int len1 = value.length;
    int len2 = anotherString.value.length;
    int lim = Math.min(len1, len2);
    char v1[] = value;
    char v2[] = anotherString.value;

    int k = 0;
    while (k < lim) {
        char c1 = v1[k];
        char c2 = v2[k];
        if (c1 != c2) {
            return c1 - c2;
        }
        k++;
    }
    return len1 - len2;
}
這個就是String對Comparable接口中方法的實(shí)現(xiàn)了。其核心就是那個while循環(huán)，通過從第一個開始比較每一個字符，當(dāng)遇到第一個較小的字符時(shí)，判定該字符串小

（18）

 public int compareToIgnoreCase(String str) {
    return CASE_INSENSITIVE_ORDER.compare(this, str);
}
這個也是比較字符串大小，規(guī)則和上面那個比較方法基本相同，差別在于這個方法忽略大小寫

（19）public boolean regionMatches(int toffset, String other, int ooffset,

        int len) {
    char ta[] = value;
    int to = toffset;
    char pa[] = other.value;
    int po = ooffset;
    // Note: toffset, ooffset, or len might be near -1>>>1.
    if ((ooffset < 0) || (toffset < 0)
            || (toffset > (long)value.length - len)
            || (ooffset > (long)other.value.length - len)) {
        return false;
    }
    while (len-- > 0) {
        if (ta[to++] != pa[po++]) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}
比較該字符串和其他一個字符串從分別指定地點(diǎn)開始的n個字符是否相等。看代碼可知道，其原理還是通過一個while去循環(huán)對應(yīng)的比較區(qū)域進(jìn)行判斷，但在比較之前會做判定，判定給定參數(shù)是否越界。

（20） public boolean startsWith(String prefix, int toffset) {

        char ta[] = value;
        int to = toffset;
        char pa[] = prefix.value;
        int po = 0;
        int pc = prefix.value.length;
        // Note: toffset might be near -1>>>1.
        if ((toffset < 0) || (toffset > value.length - pc)) {
            return false;
        }
        while (--pc >= 0) {
            if (ta[to++] != pa[po++]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }  
判斷當(dāng)前字符串是否以某一段其他字符串開始的，和其他字符串比較方法一樣，其實(shí)就是通過一個while來循環(huán)比較。

（21）public int indexOf(int ch, int fromIndex) {

        final int max = value.length;
        if (fromIndex < 0) {
            fromIndex = 0;
        } else if (fromIndex >= max) {
            // Note: fromIndex might be near -1>>>1.
            return -1;
        }

        if (ch < Character.MIN_SUPPLEMENTARY_CODE_POINT) {
            // handle most cases here (ch is a BMP code point or a
            // negative value (invalid code point))
            final char[] value = this.value;
            for (int i = fromIndex; i < max; i++) {
                if (value[i] == ch) {
                    return i;
                }
            }
            return -1;
        } else {
            return indexOfSupplementary(ch, fromIndex);
        }
    }

（22） public int indexOf(int ch) {

        return indexOf(ch, 0);
    }

（23） public String substring(int beginIndex) {

        if (beginIndex < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
        }
        int subLen = value.length - beginIndex;
        if (subLen < 0) {
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
        }
        return (beginIndex == 0) ? this : new String(value, beginIndex, subLen);
    }
這個方法可以返回字符串中一個子串，看最后一行可以發(fā)現(xiàn)，其實(shí)就是指定頭尾，然后構(gòu)造一個新的字符串。

（24） 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);
    }

    concat的作用是將str拼接到當(dāng)前字符串后面，通過代碼也可以看出其實(shí)就是建一個新的字符串。

（25） public String replace(char oldChar, char newChar) {

        if (oldChar != newChar) {
            int len = value.length;
            int i = -1;
            char[] val = value; /* avoid getfield opcode */

            while (++i < len) {
                if (val[i] == oldChar) {
                    break;
                }
            }
            if (i < len) {
                char buf[] = new char[len];
                for (int j = 0; j < i; j++) {
                    buf[j] = val[j];
                }
                while (i < len) {
                    char c = val[i];
                    buf[i] = (c == oldChar) ? newChar : c;
                    i++;
                }
                return new String(buf, true);
            }
        }
        return this;
    }
    替換操作，主要是將原來字符串中的oldChar全部替換成newChar。看這里實(shí)現(xiàn)，主要是先找到第一個所要替換的字符串的位置 i ，
    將i之前的字符直接復(fù)制到一個新char數(shù)組。然后從 i 開始再對每一個字符進(jìn)行判斷是不是所要替換的字符。

（26） public String trim() {

        int len = value.length;
        int st = 0;
        char[] val = value;    /* avoid getfield opcode */

        while ((st < len) && (val[st] <= " ")) {
            st++;
        }
        while ((st < len) && (val[len - 1] <= " ")) {
            len--;
        }
        return ((st > 0) || (len < value.length)) ? substring(st, len) : this;
    }

    這個函數(shù)平時(shí)用的應(yīng)該比較多，刪除字符串前后的空格，原理是通過找出前后第一個不是空格的字符串，返回原字符串的該子串。

(27) public CharSequence subSequence(int beginIndex, int endIndex) {

        return this.substring(beginIndex, endIndex);
    }
    返回一個新的字符類型的字符串

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