C 和 Java 中字符串和字符数组的对比

2020-12-26 本文已影响0人 you的日常

1. C 和 Java 中字符串和字符数组的对比

实现原理

在 C 语言中，字符串和字符数组本质上都是一块连续的内存空间，需要转义0（\0）结束符；
在 Java 中，字符串和字符数组有本质区别，字符串是 String 对象，而字符数组是数组对象，均不需要结束符。如果是数组对象，对象内存区域中有一个字段表示数组的长度，而 String 相当于字符数组的包装类。

java.lang.String
public final class String {
    private final char value[];
    private int hash;
    ...
}

char 类型的数据长度

在 C 语言中，char 类型占 1 字节，分为有符号与无符号两种；
在 Java 中，char 类型占 2 字节，只有无符号类型。

语言	类型	存储空间（字节）	最小值	最大值
Java	char	2	0	65535
C	char（相当于signed char）	1	-128	127
C	signed char	1	-128	127
C	unsigned char	1	0	255

2. String & StringBuilder & StringBuffer 的区别

操作效率

String 是不可变的，每次操作都会创建新的变量，而另外两个是可变的，不需要创建新的变量；另外，StringBuffer 的每个操作方法都使用 synchronized 关键字保证线程安全，增加了更多加锁 & 释放锁的时间。因此，操作效率排序为：StringBuilder > StringBuffer > String。

线程安全

String 不可变，所以 String 和 StringBuffer 都是线程安全的，而 StringBuilder 是非线程安全的。

类型	操作效率	线程安全
String	低	安全（final）
StringBuffer	中	安全（synchronized）
StringBuilder	高	非安全

3. 为什么 String 设计为不可变类？

如何使得 String 不可变？

《Effective Java》中可变性最小化原则，阐述了不可变类的规则：
1、不对外提供修改对象状态的任何方法；
2、保证类不会被扩展（声明为 final 类或 private 构造器）；
3、声明所有域为 final；
4、声明所有域为 private；
5、确保对于任何可变性组件的互斥访问。

为什么设计为不可变类？

1、相比可变类的不确定性，不可变类稳定可靠，适合作为散列表的键；
2、不可变对象本质是线程安全的，不需要同步；
3、风险：创建不可变类的对象代价可能很高，为提高性能使用可变配套类，StringBuilder 和 StringBuffer 可以理解为 String 的配置类。

提示：反射可以破坏 String 的不可变性。