Java-String面试题考点

前言

Java 中的 String 类是面试中经常被问到的话题，因为它不仅是最常用的类之一，而且有许多特性和优化值得深入理解。以下是一些常见的 String 类面试问题及解答。

String 的不可变性

问题：为什么 String 类在 Java 中是不可变的？

String 类在 Java 中被设计为不可变的，主要有以下几个原因：

1. 安全性：String 经常用于存储敏感信息如用户名、密码等，不可变性确保这些值不会被意外修改。
2. 线程安全：不可变对象天然是线程安全的，可以被多个线程共享使用。
3. 字符串池优化：Java 维护一个字符串常量池，可以重用 String 对象，节省内存。
4. 哈希缓存：String 对象被广泛用作 HashMap 的键，不可变性确保哈希值不变，提高性能。

String，StringBuilder 和 StringBuffer

问题：String，StringBuilder 和 StringBuffer 的区别是什么？

• **String**：不可变，线程安全，每次操作都会创建新对象。
• **StringBuilder**：可变，非线程安全，适合单线程环境下的字符串操作，性能最好。
• **StringBuffer**：可变，线程安全（方法使用 synchronized 修饰），适合多线程环境下的字符串操作。

何时使用哪个？

• 如果字符串不会改变，使用 String。
• 如果字符串会频繁修改且在单线程环境，使用 StringBuilder。
• 如果字符串会频繁修改且在多线程环境，使用 StringBuffer。

字符串常量池

问题：解释一下Java中的字符串常量池

字符串常量池是 JVM 中的一个特殊内存区域，用于存储字符串字面量。当创建字符串字面量时，JVM 首先检查池中是否已有相同的字符串：

• 如果存在，则返回对池中对象的引用。
• 如果不存在，则在池中创建新的字符串对象并返回其引用。

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String s1 = "hello";  // 创建一个字符串，存储在常量池中
String s2 = "hello";  // 复用常量池中的对象
String s3 = new String("hello");  // 在堆内存中创建新对象

System.out.println(s1 == s2);  // 输出：true
System.out.println(s1 == s3);  // 输出：false
System.out.println(s1.equals(s3));  // 输出：true

问题：new String("abc") 创建了几个对象？

• 若常量池中无 "abc"：1 个放入常量池，1 个堆对象 → 共 2 个。

• 若常量池中已有 "abc"：仅创建 1 个堆对象。

intern() 方法

问题：String 类的 intern() 方法有什么作用？

intern() 方法用于将字符串对象添加到字符串常量池中：

• 如果池中已存在该字符串，则返回池中的字符串对象。
• 如果池中不存在，则添加到池中并返回其引用。

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String s1 = new String("hello");  // 在堆内存中创建对象
String s2 = s1.intern();  // 在常量池中查找或添加"hello"
String s3 = "hello";  // 直接从常量池获取

System.out.println(s1 == s2);  // 输出：false
System.out.println(s2 == s3);  // 输出：true

equals() 和 == 的区别

问题：在比较 String 时，equals() 和 == 有什么区别？

• == 运算符：比较引用是否指向同一对象（比较内存地址）
• equals() 方法：比较字符串的内容是否相同（String 类重写了 Object 的 equals 方法）

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String s1 = "Hello";
String s2 = "Hello";
String s3 = new String("Hello");

System.out.println(s1 == s2);  // 输出：true，指向同一常量池对象
System.out.println(s1 == s3);  // 输出：false，引用不同对象
System.out.println(s1.equals(s3));  // 输出：true，内容相同

性能优化相关问题

问题：在循环中进行大量字符串拼接操作应该使用什么方法？

在循环中使用 + 进行字符串拼接会创建大量临时对象，影响性能。应该使用 StringBuilder：

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// 低效方式
String result = "";
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    result += i;  // 每次循环创建新String对象
}

// 高效方式
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    sb.append(i);  // 在同一对象上操作
}
String result = sb.toString();

问题：String str = "a" + "b" + "c"; 在内存中如何操作？

编译期优化：字面量拼接会被编译器直接合并为 "abc"，只生成一个常量。

运行时拼接（如循环中使用 +）：每次拼接生成新 String 对象，效率低。应改用 StringBuilder。

String 的内存占用

问题：String 对象在内存中占用多少空间？

在 Java 8 及之前版本中，String 内部使用 char[] 数组存储字符，每个字符占 2 字节。Java 9 之后改用 byte[] 数组加编码标记，可以根据字符内容采用 Latin-1(1字节/字符)或 UTF-16(2字节/字符)编码，以减少内存占用。

常见的 String 方法

问题：列举一些常用的 String 方法及其用途

• length()：返回字符串长度
• charAt(int index)：返回指定索引处的字符
• substring(int beginIndex, int endIndex)：返回子字符串
• equals(Object anObject)：比较字符串内容
• equalsIgnoreCase(String anotherString)：忽略大小写比较字符串
• startsWith(String prefix)/endsWith(String suffix)：检查前缀/后缀
• indexOf(String str)：查找子字符串第一次出现的位置
• replace(CharSequence target, CharSequence replacement)：替换所有匹配的子字符串
• trim()：去除前导和尾随空白
• split(String regex)：按正则表达式分割字符串
• toLowerCase()/toUpperCase()：转换为小写/大写

字符串比较和排序

问题：如何比较和排序字符串？

• **compareTo(String anotherString)**：按字典顺序比较两个字符串
• **compareToIgnoreCase(String str)**：忽略大小写按字典顺序比较

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String[] names = {"张三", "李四", "王五"};
Arrays.sort(names);  // 按字典顺序排序

字符串格式化

问题：如何格式化字符串？

使用 String.format() 方法或 printf() 方法：

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String formatted = String.format("姓名: %s, 年龄: %d", "张三", 25);
System.out.printf("价格: %.2f 元\n", 99.9);

String 与其他数据类型的转换

问题：如何在 String 和其他数据类型之间进行转换？

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// 基本类型转String
String s1 = String.valueOf(123);
String s2 = Integer.toString(123);
String s3 = "" + 123;

// String转基本类型
int i = Integer.parseInt("123");
double d = Double.parseDouble("123.45");
boolean b = Boolean.parseBoolean("true");

// String与字符数组转换
char[] chars = "Hello".toCharArray();
String str = new String(chars);

// String与字节数组转换
byte[] bytes = "Hello".getBytes();
String str2 = new String(bytes);

后记

理解 String 类及其相关类的特性和优化对于 Java 程序员至关重要。面试中，不仅要了解基本用法，还要理解底层原理，如不可变性、字符串常量池、性能优化等方面的知识。