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沈子衿 3160104734 软件工程1601

《Java应用技术》第三次作业

1.String, StringBuﬀer, StringBuilder源码分析

1.1 String类

Java的String类相关代码可以通过对String.class反编译得到，主流IDE也大多提供了直接反编译查看.class文件对应

源代码的支持。本次作业，我们使用Eclipse作为工具，来对String类进行分析。

外部引用

在文件的开头，可以看到String类的打包信息和引用的外部包，如下：

package java.lang;

// 将String类打包到java.lang.*下

import java.io.ObjectStreamField;

//I/O包，负责对可序列化字段的处理

import java.io.UnsupportedEncodingException;

//I/O包，负责在数据编码不支持的情况下抛出异常

import java.nio.charset.Charset;

//java字符集支持

import java.util.ArrayList;

//java ArrayList类支持

import java.util.Arrays;

//java Arrays类支持

import java.util.Comparator;

// 比较器，用于排序、分组等功能

import java.util.Formatter;

// 格式化类，可用于数字、日期、时间等的格式化

import java.util.Locale;

// 提供多地区、文化支持

import java.util.Objects;

//java Objects类

import java.util.StringJoiner;

// 用于构造一个由分隔符分隔的字符序列

import java.util.regex.Matcher;

//正则匹配

import java.util.regex.Pattern;

// 正则编译支持

import java.util.regex.PatternSyntaxException;

// 处理正则表达式编译可能出现的语法错误

总体来说，String类引用的外部包主要有四种用途：第一种，用于底层数据结构和数据内容（如编码等）的组织，

如Charset类、StringJoiner类和ObjectStreamField类，第二种，用于实现字符串的一些基本操作和功能（剪裁、

匹配、排序、分组、格式化等）如Comparator类、Foramtter类和两个regex类；第三种，用于实现同其他数据结

构的互动与相互转化，如Arrays和ArrayList类；第四种，用于其他底层支持，如Objects类。不同的用途均有其对

应的异常处理支持。

在类主体开始之前，我们看到了注释中有指向StringBuﬀer和StringBuilder类的链接：

这体现了三个类之间密不可分的关系。

成员变量

这之后，我们开始分析String类的具体实现，首先观察类头：

这说明String类调用了java.io.Serializable, Comparable, CharSequence这三个接口。

进入类体，首先是三个String类最核心的四个成员变量：

从注释中我们可以了解到，第一个value数组用来储存字符串中的字符信息，是String类的核心存储数据结构，注意

到这个变量是private的且被ﬁnal修饰，因此我们不能直接通过成员访问符访问value变量，也不能修改他的值，这

便是String类生成的字符串不可更改的原因；第二个hash变量用于存储这个字符串的哈希值（默认为0），其目的

是暂存hashCode方法的值，避免反复调用这一具有巨大时间复杂度的方法。第三个变量serialVersionUID用于在

序列化验证中判断类的版本一致性，确保版本更新不会导致相关引用出错；第四个变量也是用于序列化验证的，同

本文主题不一致，相关资料中的叙述也比较繁琐，故略去不表。

构造方法

接下来，源代码描述了String类的几个主要的构造方法：

/* @author Lee Boynton

* @author Arthur van Hoff

* @author Martin Buchholz

* @author Ulf Zibis

* @see   java.lang.Object#toString()

* @see   java.lang.StringBuffer

* @see   java.lang.StringBuilder

* @see   java.nio.charset.Charset

* @since  JDK1.0

public final class String

 implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence{...}

 private final char value[];

 private int hash; // Default to 0

 private static final long serialVersionUID = -6849794470754667710L;

 private static final ObjectStreamField[] serialPersistentFields =

   new ObjectStreamField[0];

本方法是String的默认构造方法。在创建对象且没有初始值的的情况下，调用该构造方法，创建一个空字符串。

本方法接收一个现有字符串，创建一个和源字符串完全相同的新字符串。注意，该字符串是原来的复制，而非一个

引用。看似新字符串的value是原字符串value的引用，但考虑到字符串的不可更改性，所以直接让value数组复制

源字符串的引用，并没有什么不妥的。

本方法接收一个字符数组，创建一个和字符数组中各字符对应的字符串。

本方法接受一个字符数组、一个偏移量以及一个计数变量，其功能是将字符数组中从oﬀset开始的count个字符摘

取出来，组成一个字符串。如果count等于0且偏移量不大于value的长度，返回空字符串。其他异常情况，抛出下

标异常。不支持负向拷贝。

public String() {

 this.value = "".value;

}

public String(String original) {

 this.value = original.value;

 this.hash = original.hash;

}

public String(char value[]) {

 this.value = Arrays.copyOf(value, value.length);

}

public String(char value[], int offset, int count) {

 if (offset < 0) {

   throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);

 }

 if (count <= 0) {

   if (count < 0) {

     throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);

   }

   if (offset <= value.length) {

     this.value = "".value;

     return;

   }

 }

 // Note: offset or count might be near -1>>>1.

 if (offset > value.length - count) {

   throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);

 }

 this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);

}

public String(int[] codePoints, int offset, int count) {

 if (offset < 0) {

   throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);

 }

 if (count <= 0) {

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