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Java基础（二）：字符串、核心类与对象约定

星辰逐梦2026/5/2大约 7 分钟JAVAjava 基础

Java基础（二）：字符串、核心类与对象约定

导语：本篇聚焦字符串与核心类库。String 家族与包装类、字符串拼接的底层原理、常量池与 intern，以及 ==/equals/hashCode 契约与 Object 类，共 14 题。

一、字符串与包装类

1. String、StringBuffer、StringBuilder 的区别？

答：

维度StringStringBufferStringBuilder
可变性不可变可变可变
线程安全安全（不可变天然安全）安全（方法加 synchronized）不安全
性能频繁拼接产生大量对象比 StringBuilder 略慢（同步开销）单线程下最快
适用场景少量/常量字符串多线程频繁修改单线程频繁修改

使用建议：操作少量数据用 String；单线程大量拼接用 StringBuilder；多线程大量拼接用 StringBuffer。

2. 为什么 String 是不可变的？这样设计有什么好处？

答： 在 Java 8 及之前，String 内部是 private final char value[]；Java 9 起改为 private final byte[] value（紧凑字符串 Compact Strings，节省空间），且都用 final 修饰，字符串内容不可修改，任何"修改"都返回新对象。

好处：

  • 字符串常量池得以实现：相同字面量复用同一对象，节省内存。
  • 线程安全：不可变对象天然线程安全，可被共享。
  • 哈希缓存：hashCode 计算一次后可缓存，适合作为 HashMap 的 key。
  • 安全：类加载、网络地址、SQL 等场景不会被意外篡改。

补充（Java 9 紧凑字符串 Compact Strings）：底层 byte[] 同时支持 Latin-1 与 UTF-16 两种编码。若字符串仅含 Latin-1 范围内的字符（绝大多数英文/数字），每个字符只占 1 字节；只有含中文等超出 Latin-1 的字符时才用 UTF-16（每字符 2 字节）。相比 char[]（固定 2 字节），纯拉丁字符串可省约一半内存。

3. String str = "abc" 与 String str = new String("abc") 一样吗？

答： 不一样，涉及对象数量与存储位置不同：

  • "abc" 来自字符串常量池，赋值给 str 引用指向池中的对象；
  • new String("abc") 会在堆上创建一个新的 String 对象，其内容拷贝自常量池中的 "abc"。

因此 new String("abc") 在常量池已存在 "abc" 的情况下会创建 1 个堆对象（常量池对象在类加载/首次使用时已建）；若该字面量此前未出现过，则常量池 + 堆共 2 个对象。比较：

String a = "abc";
String b = new String("abc");
System.out.println(a == b);        // false（地址不同）
System.out.println(a.equals(b));   // true（内容相同）

4. 什么是自动装箱与拆箱？Integer 缓存机制是什么？

答： 装箱是基本类型转包装类（如 int→Integer），拆箱反之。Java 5 引入自动机制：

Integer i = 100;   // 自动装箱，等价于 Integer.valueOf(100)
int n = i;         // 自动拆箱，等价于 i.intValue()

Integer 缓存：Integer.valueOf(int) 对 -128~127 范围的值做了缓存，返回同一对象；超出范围才 new。

Integer a = 127, b = 127;
System.out.println(a == b);   // true（命中缓存）
Integer c = 128, d = 128;
System.out.println(c == d);   // false（新建对象）

Byte/Short/Integer/Long 均有 -128~127 缓存；Character 缓存 0~127；Boolean 缓存 TRUE/FALSE。

5. 如何将字符串反转？

答： 使用 StringBuilder/StringBuffer 的 reverse() 方法（最高效）：

String s = new StringBuilder("abcdefg").reverse().toString(); // "gfedcba"

也可手动 char[] 双指针反转或 Collections.reverse 配合 Arrays.asList，但不如前法简洁。

6. 数组有 length() 方法吗？String 有 length() 方法吗？

答： 数组没有 length() 方法，只有 length 属性（arr.length）；String 有 length() 方法（返回字符数）。Collection 用 size() 方法。这三者的取法容易混淆，注意区分。

7. int 和 Integer 有什么区别？

答： int 是 8 种基本类型之一，直接存值、不为对象、默认 0；Integer 是 int 的包装类，是对象、可为 null、默认 null。泛型、集合只能使用 Integer（不能放基本类型），通过自动装箱/拆箱在二者间转换。

二、字符串拼接

8. 字符串拼接用"+"还是 StringBuilder？底层原理是什么？

答： Java 的 +/+= 是仅为 String 重载过的运算符（Java 不支持一般运算符重载）。编译期会把这种拼接改写为 StringBuilder 的 append() 调用，最后 toString() 得到新 String：

String str4 = str1 + str2 + str3;
// 编译后约等于：
String str4 = new StringBuilder().append(str1).append(str2).append(str3).toString();

但在循环中使用 + 拼接有明显缺陷：每次循环迭代都会 new 一个 StringBuilder，产生大量临时对象。因此：

  • 少量/编译期可确定的拼接（如常量折叠 "a"+"b"）用 + 即可，简洁且会被编译器优化进常量池；
  • 循环内或大量拼接必须显式使用 StringBuilder（单线程）或 StringBuffer（多线程），复用同一对象避免重复创建。

补充：JDK 9 起字符串拼接改为 invokedynamic + makeConcatWithConstants 实现（JEP 280），简单拼接可减少部分临时对象，但循环内大量拼接仍不如手写 StringBuilder 高效。final 修饰的字符串常量参与拼接时，编译器在编译期即可确定其值（常量折叠）。

三、字符串常量池与 intern

9. String 的 intern() 方法有什么作用？字符串常量池的作用是什么？

答： 字符串常量池是 JVM 为提升性能、减少内存占用，专门为 String 开辟的一块区域，目的是避免字符串重复创建。

String.intern() 是 native 方法：

  • 若常量池中已存在 equals 相等的字符串，返回池中该对象的引用；
  • 否则把当前字符串加入常量池，并返回池中引用。
String a = new String("ab");
String b = new String("ab");
System.out.println(a.intern() == b.intern()); // true（都指向池中同一对象）
System.out.println(a.intern() == a);           // false（a 在堆，intern 返回池中）

注意：字符串字面量（如 "ab"）默认就会进入常量池；new String("ab") 创建的是堆对象，调用 intern() 才可能复用池对象。JDK 7 起字符串常量池从永久代移到了堆中。

四、== 与 equals 与 hashCode

10. == 和 equals() 的区别？

答：

  • ==：比较基本类型时比较值；比较引用类型时比较内存地址（是否同一对象）。
  • equals()：Object 默认实现即 ==（比地址）；子类（如 String、Integer）重写后用于比较内容。
  • equals 不能用于基本类型变量本身（但包装类可调用 equals）。
Integer a = 128, b = 128;
System.out.println(a == b);        // false（不同对象）
System.out.println(a.equals(b));   // true（值相等）

11. 为什么重写 equals() 时必须重写 hashCode()？

答： Object 规范要求：如果两个对象 equals 返回 true，它们的 hashCode 必须相等。若只重写 equals 而不重写 hashCode，两个内容相等的对象可能 hashCode 不同，放入 HashMap/HashSet 时会被放到不同桶中，导致"重复元素"无法去重、查找不到，破坏集合正确性。

反之，hashCode 相同的两个对象 equals 不一定为 true（哈希冲突允许存在）。

12. hashCode() 的作用是什么？以 HashSet 检查重复为例说明。

答： hashCode() 返回 int 哈希码，用于在哈希表中快速定位桶位置。以 HashSet 添加元素为例：

  1. 先算对象的 hashCode()，定位应存入的桶；
  2. 若桶为空，直接存入；
  3. 若桶中已有元素，再逐一用 equals() 比较；equals 为 false 则作为冲突节点挂入，true 则视为重复、不添加。

这样把"逐个 equals 比对"降为"先哈希定位、再少量比对"，显著提升性能。

13. 高质量 equals() 实现要满足哪些约定？

答： 必须自反、对称、传递、一致，且 x.equals(null) 返回 false。实现技巧：先用 == 判断是否为同一引用；再用 instanceof/getClass 判断类型；比较关键字段；写完检查对称/传递/一致性；重写 equals 必重写 hashCode；参数保持 Object 并用 @Override。

五、Object 类

14. Object 类的常见方法有哪些？

答： Object 是所有类的根父类，主要提供以下方法（部分）：

  • getClass()：final native，返回运行时类的 Class 对象；
  • hashCode()：native，返回哈希码，主要用于哈希表定位；
  • equals(Object obj)：默认即 == 比地址，String 等重写了它以比值；
  • clone()：protected native，创建并返回对象拷贝（浅拷贝）；
  • toString()：默认返回 类名@hash，建议子类重写；
  • finalize()：GC 回收前调用，Java 9 起已废弃，不要用；
  • wait() / wait(long) / notify() / notifyAll()：native，用于线程间等待/唤醒（需在 synchronized 内调用）。

其中 getClass、notify、notifyAll、wait 为 final/native 不可重写；equals/hashCode/toString/clone 通常建议重写，且需遵守一致约定。

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贡献者: ixiaoqiang